MANUALE DELLA REGISTRAZIONE SONORA
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DAVID M. HUBER
ROBERT E. RUNSTEIN
MANUALE DELLA REGISTRAZIONE SONORA Concetti generali - Tecnologia audio analogica e digitale -Attrezzature - Procedure
EDITORE ULRICO HOEPLI MILANO
Titolo originale: Modern Recording Techniques, Fourth edition Copyright© 1995 by Butterworth-Heinemann Butterworth-Heinemann is a division of Reed Educational & Professional Publishing Ali rights reserved Per l'edizione italiana Copyright © Ulrico Hoepli Editore S.p.A. 1999 Via Hoe p li 5, 20121 Milano (ltaly) Traduzione di Marco Mezzetta e Ignazio Morviducci
Tutti i diritti sono riservati a norma di legge e a norma delle convenzioni internazionali
ISBN 88-203-2508-X
Ristampa:
4 3 2 l
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1999
2000
2001
2002
2003
Copertina realizzata da Design in Progress, Milano
Composizione e impaginazione di Debora Giantomaso e Alessandro Piffero Stampato da Legoprint S.r.l., Trento Printed in Italy
Indice
Prefazione all'edizione italiana Ringraziamenti Marchi registrati l
Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Lo studio di registrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 La contro! room . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Tecniche di marketing dello studio di registrazione . . . . . . 1.2 Il procedimento di registrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 La registrazione multitraccia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 La registrazione in tempo reale: un animale diverso . . . . . . 1.3 Il project studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Produzione e post-produzione nel campo dell'audio per video . . . 1.5 Il settore multimediale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Le persone che hanno reso possibile tutto ciò . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.1 Gli artisti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.2 I musicisti dello studio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.3 Il produttore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.4 Il tecnico del suono (fonico) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.5 L'assistente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.6 Il tecnico della manutenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. 7 La gestione dello studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.8 Le donne in questa industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l. 7 Il trasduttore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
l 2 5 6 9 9 12 12 14 15 15 16 16 16 17 17 18 18 18 18
2 Il suono e la percezione uditiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Le onde di pressione sonora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Caratteristiche della forma d' onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 L'ampiezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 La frequenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3 La velocità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4 La lunghezza d'onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5 La riflessione del suono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.6 La diffrazione del suono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.7 La risposta in frequenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.8 La fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.9 Il contenuto armonico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 L'inviluppo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 I livelli di sensazione sonora: i dB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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INDICE
2.4.1 Il livello di pressione sonora . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Il livello del segnale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 L'orecchio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 La soglia di udibilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 La soglia della sensibilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 La soglia del dolore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 La percezione uditiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 I battimenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.2 Le frequenze di intermodulazione . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3 L'effetto mascheramento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.4 La percezione della direzione . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.5 La percezione dello spazio . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3 Caratteristiche acustiche e design dello studio . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3.1 3.2 3.3 3.4
Il project studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lo studio musicale . .......... .... .............. . La struttura di produzione audio per il video . . . . . . . . . . . . . . . . . Fattori di primaria imp011anza che regolano le caratteristiche acustiche dello studio e della contro! room 3.4.1 L' isolamento acustico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2 Bilanciamento tra le frequenze ........ .. ... . 3.4.3 La riverberazione ........... o
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4 I microfoni: caratteristiche e funzionamento
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4.1 La ripresa microfonica: introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Il design dei micrfofoni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Caratteristiche microfoniche .. . ..... . . . . ... . ... 4.3.1 La risposta direzionale . .... . o......... . ... . ... .. . . . 4.3.2 La risposta in frequenza....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 La risposta ai transienti .. . ..... o. . ..... o.. . ..... .. . 403.4 Caratteristiche di uscita .. . ....... ... .. ... 4.4 Tecniche di ripresa microfonica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Caratteristiche di ripresa in funzione della distanza dalla sorgente ... . . . ....... . . ..... 4.4.2 Tecniche di microfonaggio stereofonico . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.3 Registrazione in diretta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Tecniche per il posi zionamento dei microfoni . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5. 1 Gli ottoni . ..... .. .. .. . . . .. . . . . . ... 4.5.2 La chitana ... . . .. .. .. .. ... .. .. ... 4.5.3 Gli strumenti a tastiera .... .. . . .. 4.5 .4 Tastiere e lettroniche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.5 Le percussioni . ....... . .. . .. ....... 4.5.6 Strumenti a percussione accordati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.7 Gli archi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 .8 La voce . . . . ........... .. . 4.5 .9 Strumenti a fiato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Una se lezione di microfoni ..... .. . . . . . 4.6. I Shure SM 57 .. . ......... . . . ... o
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146
INDICE
4.6.2 4.6.3 4.6.4 4.6.5 4.6.6 4.6.7 4.6.8 4.6.9
Sennheiser MD 504 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AKG D 112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BEYER M-160 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AKG C-3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AKGC-414BrrLII ... . ..... . . . . . .. .. . .. . .. . . . . . . Audio-technica AT 4050-CM5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neumann TLM 193 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Microtech Gefell UM92.1S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5 Il registratore audio analogico a nastro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Il supporto di registrazione magnetico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Il trasporto del nastro (tape transport) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 I motori del capstan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2 Sistemi di tape transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3 Le testine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 L' ATR analogico professionale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1 L'equalizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2 La corrente di premagnetizzazione (bias) . . . . . . . . . . . . . . 5.3.3 I canali di registrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.4 L'unità di controllo a distanza (remote contro!) e gli autolocator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.5 I controlli delle apparecchiature MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.6 I vari formati del nastro e delle testine . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.7 Effetto copia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.8 Pulizia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.9 Smagnetizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.10 L'allineamento delle testine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.11 Calibratura elettronica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
156 156 158 160 161 163 166 166 169 171 172 173 175 176 177 177 178 180
6 La tecnologia audio digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 I principi basilari dell'audio digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 .1 Il campionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.2 Il teorema di N yquist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.3 Il sovracampionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.4 La quantizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.5 Il rapporto segnale/rumore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.6 Il dither . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.7 La registrazione digitale e il processo di riproduzione . . . . 6.1.8 La trasmissione digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.9 AES/EBU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.10 S/PDIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.11 SCMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.12 Distribuzione del segnale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.13 Che cosa è il jitter? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 I registratori audio digitali a testine fisse e a testine mobili . . . . . . 6.2.1 Il registratore audio digitale a testine fisse . . . . . . . . . . . . . 6.2.2 I registratori audio digitali a testine mobili . . . . . . . . . . . . . 6.2.3 Il DAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
186 187 187 189 190 191 192 192 192 195 195 196 197 198 198 200 200 205 207
INDICE
6.2.4 MDM: sistema multitraccia digitale modulare . . . . . . . . . . 6.2.5 L' ADAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.6 Il DA88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.7 Sviluppi tecnologici operati da terzi e accessori per MDM . . 6.3 I sistemi di campionamento audio digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.11 campionatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 La registrazione su hard-disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Editing su hard-disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.2 L'editing non distruttivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.3 Non-real time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.4 DSP in tempo reale (real time DSP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.5 L' editing distruttivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.6 L'editing su display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.7 L'editing grafico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.8 L'editing della playlist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.9 Funzioni base deli' editing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 OFunzioni avanzate di editing DSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4. Il Sistemi di registrazione su hard-disk su due canali . . . . . . . 6.4.12 Sistemi di registrazione su hard disk con più canali . . . . . . 6.4.13 Le workstation audio digitali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 Triggerazione di eventi audio digitalizzati . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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7 Il MIDI e la tecnologia degli strumenti musicali elettronici . . . . . . . 7.1 Cosa è il MIDI? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Interconnessioni del sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.1 LeporteMIDiin, outethru .. . ............. ........ 7.2.2 Il collegamento in cascata (daisy chain) . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 l canali MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 I messaggi MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 .4.1 Messaggi di canale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 .4.2 Messaggi di sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 Gli strumenti musicali elettronici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.1 Le tastiere....... . ............................... 7.5.2 Le percussioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6 Il sequencer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6.1 Sequencer basati su hardware proprio . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 .6.2 Le tastiere workstation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 .6.3 I sequencer su computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.7 L'interfaccia MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8 Altri software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 .8.1 Editor dei pattem di batteria elettronica . . . . . . . . . . . . . . . 7 .8.2 Programmi di composizione algoritmica . . . . . . . . . . . . . . . 7.8.3 I patch editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8.4 I programmi di stampa musicale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9 Il mixaggio di un insieme MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9.1 Il mixaggio in MIDI.. . . . . . . . . . . . .......... . . . . . . . . 7.9.2 Controlli MIDI di hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9.3 L'implementazione del MIDI nei mixer e nelle consolle . .
249 250 250 251 252 252 253 254 255 258 259 263 264 265 266 267 268 270 271 271 272 272 273 274 275 276
lNDICE
8 La sincronizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 La sincronizzazione fra transport analogici . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1 Il time code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.2 La parola di time code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.3 I dati di informazioni per l'utilizzatore . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.4 I dati di informazione di SYNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.5 Lo standard dei frame del time code . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.6 I time code LTC e VITC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.7 Il time code JAM SYNC/restriping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 La sincronizzazione mediante time code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 La disposizione delle attrezzature per l'uso del time code . . . . . . . 8.3.1 Distribuzione delle linee di segnale LTC . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.2 Il livello del time code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4 La sincronizzazione nella produzione di musica elettronica . . . . . 8.4.1 La sincronizzazione non MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4.2 Il click SYNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4.3 La sincronizzazione TTL e DIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4.4 La sincronizzazione basata sul MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4.5 Il MIDI SYNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4.6 Messaggi MIDI real-time ...... .. ....... oo. oooo. . . . . 8.4.7 Il song pointer ... o. o.. o. o oo o.. o........ oo o. .. oooo 8.4.8 FSK ..... o... o.. o...... oo. o ooo. o........ o. o. o 805 Il codice di tempo MIDI ...... oo. oo o. oo. ooo... o. oo...... o 8.5.1 La struttura di controllo del MIDI time code oooooo. o.... 80502 I comandi del MIDI time code . ooo.. o... oo... oooo ooo. 8.503 I messaggi quarter frame ..... . o.. o.. oo. . . . . . . . . . . . . 8.5.4 I messaggi full . . .. o..... o. . .... oo. o. oo. ooooo.. oo. 805.5 I messaggi MIDI cueing o. oo. o. o. o... ..... . o.. o.. o. 80506 Direct time lock oo. o. oo..... o.. . o. oo. o. . . . . . . . o. o. 8.5.7 Il direct time lock avanzato .... ooo. . oo. o o. o. . . . o. . . . 8.5.8 Sistemi di conversione da SMPTE aMIDI o. o.. oo. o oo. o 8.6 La sincronizzazione audio digitale . o. o............ o. ooo. o. o 8.6.1 La necessità di un riferimento di tempo stabile o. . . . . . . . . 8.6.2 I black burst ooo.. . ..... o........ . . . o. ooo. . . . . . . . . 8.6o3 I sistemi di sincronizzazione oo o...... oo. oo. ooooo o. . . 806.4 WILD .... . ........ oooo.. oo... o. o. .. o. . . . . . . . . . 8.6.5 SMPTE trigger SYNC .. o. o.... . .... o. o. o... oo. . . . . 8.6.6 Continuous SYNC . o. . o....... . . . ... . ooo. o. ooo oo. . 80607 Locked trigger SYNC oo.. oooo. o. . o. o. . o..... oo.. o. 807 Metodi di sincronizzazione brevettati per registratori multitraccia modulari o. . . ... . ....... . . o. . . . o.. o. o. .. o. . . 808 Riduzione della frequenza di campionamento .... o. o oooo oo. o
278 279 279 280 281 281 281 283 284 285 287 287 288 289 289 289 289 290 290 290 291 292 293 294 294 294 294 295 295 296 296 297 298 298 299 300 300 301 302
9 L'amplificazione oo o. o.. o. o. o....... oo oo. o.. oo. o.. o. ... . oo 9 ol L'amplificazione . o. oo.. o. o. o....... oooo.... oo o. ....... o 902 L'amplificatore operazionale ... . ... o. oooooo... . ooo. oo o. . . 9.201 Il preamplificatore . ... o. o... ooo...... ooo. o. o. o oooo
304 304 308 308
302 303
INDICE
9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6 9.2.7 9.2.8 9.2.9
Gli Gli Gli Gli Gli Gli Gli Gli
equalizzatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . amplificatori sommatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . amplificatori distributori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . amplificatori da isolamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . amplificatori convertitori di impedenza . . . . . . . . . . . . . amplificatori di potenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . amplificatori a guadagno controllato in tensione (VCA) . amplificatori a controllo digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . .
309 309 309 310 31 1 311 313 313
lO Le consolle per la produzione audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1 La registrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.1 Il monitoraggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2Lasovraincisione. ..... ... . . ....... . ...... .. . . ....... .. 10.3 Il mixaggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0.4 Le consolle analogiche professionali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.1 L'ingresso del canale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0.4.2 L'equalizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.3 I punti di insert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.4 La sezione delle mandate ausiliarie . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.5 La sezione di controllo dinamico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.6 La sezione di monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.7 L'assegnazione dei canali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0.4.8 Il fader di uscita. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0.4.9 Il bus di uscita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0.4.1 O La patch bay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.11 I meter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0.5 La tecnologia delle consolle digitali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.1 Le consolle analogiche a controllo digitale . . . . . . . . . . . . 10.5.2 Le consolle interamente digitali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6 L'automazione della consolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.1 Lo scanning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.2 L'automazione VCA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.3 Modi operativi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.4 I fader automatizzati servoassistiti . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 0.6.5 L'automazione basata sul MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
315 315 318 319 319 320 322 324 325 326 326 328 331 33 1 332 334 335 337 337 339 341 342 343 346 348 349
11 I processori di segnale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 L' equalizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.1 l filtri a campanatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2 Gli equalizzatori shelving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.3 I filtri passa-alto e passa-basso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Tipi di equalizzatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 L'applicazione dell'equalizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4 Il controllo dell'estensione dinamica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4. 1 La misurazione (metering) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4.2 I processori di dinamica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4.3 La compressione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4.4 La limitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
350 35 1 353 354 354 356 357 360 360 362 363 365
INDICE
11.4.5 L'espansione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4.6 Il noise gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5 L'applicazione del controllo dell' estensione dinamica . . . . . . . . . 11.6 DSP: l'elaborazione digitale del segnale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.6. 1 DSP real time e non-real time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.7 Fondamenti del DSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.7 .l L'addizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.7.2 La moltiplicazione............. . ................. 11.7.3 Ildelay. . . . . . .... . . . . . ....... . . . . . . ..... .. . . .. . 11.7.4 L'eco e la riverberazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.8 La realtà del DSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.8.1 Idelay... . .... ..... . ... ....... . . . .. . ..... . . . . . 11.8.2 La riverberazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.8.3 Le unità di riverbero digitali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.9 Effetti di variazione di tempo e di intonazione . . . . . . . . . . . . . . . 11.9.1 La variazione di intonazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.9.2 Espansione e compressione temporale . . . . . . . . . . . . . . . 11.10 Enfatizzazione psicoacustica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.10.1 Dispositivi multi-effetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.11 Editing degli effetti di dinamica, tramite protocollo MIDI . . . . .
366 367 368 370 370 371 371 371 372 375 376 377 378 379 380 380 381 382 384 386
12 La riduzione del rumore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1 Il processo di compressione/espansione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1 .1 I sistemi Dolby per la riduzione del rumore . . . . . . . . . . . 12.1.2 Il sistema DBX per la riduzione del rumore . . . . . . . . . . . 12.2 Processo di riduzione del rumore single-ended . . . . . . . . . . . . . . . 12.2.1 Il noise gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3 I sistemi digitali di riduzione del rumore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3.1 Analisi visuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3.2 Il de-clicking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3.3 Il de-noising . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
389 390 391 394 396 397 397 399 399 399
13 I monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 .l Considerazioni sui monitor e sulle stanze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 .l. l La progettazione dei monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.2 Le reti di crossover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.3 La polarità degli altoparlanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 11 monitoraggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1 Il mixaggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.2 Il monitoraggio in campo distante (jar-field) . . . . . . . . . . 13.2.3 Il monitoraggio in campo ravvicinato (near-field) . . . . . . 13.2.4 I piccoli altoparlanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.5 Le cuffie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.6 Il volume di monitoraggio ..... .... ......... . . . . . . . 13.2.7 La compatibilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
401 40 l 403 404 407 408 409 409 410 412 41 3 4 13 415
14 La realizzazione del prodotto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1 La masterizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 16 416
INDICE
14.2 La realizzazione del prodotto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.1 Come scegliere il giusto costruttore . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.2 La produzione e la fabbricazione del compact disc . . . . . 14.2.3 Il procedimento di masterizzazione del CD . . . . . . . . . . . 14.2.4 L'incisione del CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.5 La stampa del CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3 Il CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.1 L'authoring di un CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.2 La grafica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.3 Il MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.4 L'audio digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.5 l registratori CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.6 I CD ad alta densità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4 La duplicazione delle cassette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.1 La duplicazione in tempo reale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.2 La duplicazione ad alta velocità bin-loop . . . . . . . . . . . . . 14.4.3 La duplicazione ad alta velocità in-cassette . . . . . . . . . . . 14.5 La realizzazione dei dischi in vini le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.1 L'incisione del disco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.2 Il tornio da incisione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.3 La testina di incisione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.4 Il controllo della densità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.5 I dischi da registrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6 Il procedimento di masterizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6.1 La placcatura e la stampa dei dischi in vinile . . . . . . . . . . 14.7 La distribuzione e la vendita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
418 418 419 420 421 422 423 423 423 424 424 425 426 427 427 428 430 431 432 433 433 435 436 436 437 438
15 Le procedure di registrazione in studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
439 439 441 442 443 446 448 450 451 451
15.1 La registrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.1.1 Gli strumenti elettrici ed elettronici . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 .1.2 La batteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.1.3 Il setup .. . . .......... . . . . . . . ... ... ...... . ...... 15.2 La sovraincisione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3 Il mixaggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.4 L'editing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.4.1 L' editing analogico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.4.2 L'editing digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16 Ieri, oggi e domani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.1 Ieri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.2 Oggi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.3 Domani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
453 453 456 458
Appendice. Per saperne di più . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
460
Glossario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
464
Indice analitico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
480
Prefazione all'edizione italiana
Sono pochi i testi che analizzano tutti gli argomenti legati al mondo deli' audio professionale. La quarta edizione di Modern Recording Techniques, da cui questo volume è tradotto, non solo assolve questo compito in modo esauriente, ma si occupa anche di descrivere le diverse situazioni professionali che trovano nell'audio l'elemento o uno degli elementi principali. Se questo testo in inglese rappresenta un'eccezione. in italiano non può essere paragonato ad alcun testo pubblicato in precedenza, sia per la vastità degli argomenti trattati e per l'efficacia con la quale questi vengono analizzati. sia per il linguaggio semplice e immediato. Questo mix rende vincente la trattazione di un argomento, a volte ritenuto difficile e riservato a pochi appassionati, fornendone una visione a 360°. Ci auguriamo che questo sia solo il primo passo di un lungo cammino e che contribuisca a sviluppare in tutti i lettori la passione per l'audio.
MARCO MEZZETIA IGNAZIO MORVIDUCCI
Ringraziamenti
Vorrei ringraziare il mio socio, Bruce F. Hammerslough, per avermi sostenuto nell 'incontrare tutte quelle follie deliranti e declamatorie che si presentano quando si scrive un mastodontico poema. Lo stesso vale per i miei migliori amici: David Trigger M. Hines (Seattle), Steve Stevo L. Royea (Vancouver) e Wes Bulla (Nashville). I miei ringraziamenti vanno anche a Sean-Michael (fondamento di libertà di spirito) per il suo supporto tecnico e a Shirley Eggerling, per essersi occupata delle tonnellate di corrispondenza che ho ricevuto durante la stesura di questo libro. Un inchino, a Est, a Jordan Gold e Sunthar Visuvalingam, della Sams, per aver fatto crescere questo bambino e avervelo portato. Ultimo, ma non meno importante, vorrei ringraziare il mio consulente tecnico, Bmce Bartlett, per la sua competenza. Un ringraziamento speciale al mio editor e nuovo ottimo amico, Jodi Jensen, per essere strato un grande redattore e una voce comprensiva. Grazie a tutti! Vorrei anche ringraziare le seguenti persone e aziende che mi hanno assistito nella preparazione di questo libro, fornendomi il materiale fotografico e il supporto tecnico: Ed Simeone, T.C. Electronic; Nan Ferris, Meridian Data lnc.; Douglas N. Beard, Studer Usa; Chris Good, Sonic Science; Andy Wild, Euphonix; Gregg L. Perry, Young Chang Research and Development Institute; Shirley Beyer, Beyerdynamic; Joyce Greenwalt e Michael MacDonald, Yamaha Corporation of America; Peggy Kennedy, Timeline Vista, lnc.; Bany Fox, QMI; Nick Franks e Steve Harvey, Amek Technology Group, Plc; Mary Conway, Alesis Studio E lec tronics ; Chri ssie McDaniel, Aphex Systems; David Kimm, Apogee Electronics Corp.; Fred Balch, Desper Products, lnc.; Carmen David, Sonic Solutions; EveAnna Manley, Manley Laboratories, Inc.; Glen Ilacqua, Nicoll Public Relations; Laura Sordi, Sennheiser Electronic Corporation ; Stormy Connor, JLCooper Electronics; Sherri Swingle, Symetrix, Inc.; Art Noxon, Acoustic Sciences Corporation; Carl Tatz, Recording Arts; Danielle Ciardullo, Korg Usa Inc.; Davida Rochman, Shure Brothers, Inc.;
RINGRAZIAMENTI
David Kilkenny, Twelve Tone Systems; Rick Gentry, Rockford Corp., Haffler Div.; Catherine Moreau, Sony Electronics, Inc.; Deborah Otte, Music Quest; Mark S. Zachmann, The Blue Ribbon Soundworks, Ltd.; Eileen Tuuri, Dolby Labs, Inc.; Lissanne Gillham, Dynatek Automation Systems, Inc. ; Andrew Walls, nVision, Inc.; Richard Zimmermann, Night Technologies lnternational ; Bernard W. Chlop, Jr., Systems Development Group, lnc.; Jim Giordano, Studiomaster; Michael Paul lnman, MIDIMAN; Richard J. Mancuso, DIC Digitai; Robbie, Popper Stoppers; Bryant, Temporal Acuity Products; Bob Katz Mr. Jitter, Digitai Domain; Curt Smith, Sascom Marketing Group; Wynton R. Morrow, Avalon Design; Robert Pursell, Westlake Audio; Jack Kelly, Group One Ltd.; Jim Cooper, Mark of the Unicorn (MOTU); Kristen Wiltse, Giles Communications; Jesse Walsh Communications; Francine Moran, Sony Electronics Inc.; Jeff Wilson e Al Pickard, Digitai Audio Labs; Terri Murphy, Acoustical Solutions, Inc.; Bob Kraft, Versadyne; Sal Greco, Paisley Park Studios; Lenore Zenger, Opcode Systrems; Patti Du Fresne, Telex; Eric Beli Top Dog, Howling Dog Systems; H.Hildebrand, Jupiter Systems; John A. Kelly, Nobler; Lesley Cutter, Nelson/Clyne, Inc.; James Goodman, Otari Corporation; Jason Ojalvo, Disc Makers; Jack Knight, Samson; JoanneDarlington, AMSINEVE; Russ Jones e Liz Stasy, Steinberg North America; Jerry Kovarsky, Ensoniq; Kelly Naumann, Russ Berger Design Group, Inc. ; Mare Bertrand, TGI North America, Inc. ; Georges Arboretum Systems, Inc.; Kathy M. Johnson, Innovative Quality Software; Don Gates, Digidesign, lnc.; James Fowler Minister of Propaganda, Sarah, Mackie; Guy Charbonneau, Le Mobile Remote Recording Studio; Suzi Loritz e Wayne Morris, DOD Electronics Corporation; e Zoraya Mendez-DeCosmis, Music Sales Corporation.
DAVID
M . HUBER
Marchi registrati
Tutti i dispositivi menzionati in questo libro, di cui si specifica il marchio, sono marchi registrati o service marks. (La Sams Publishing non può certificare l'effettivo aggiornamento di tutte queste informazioni.) L'utilizzo di un termine in questo libro non ha nulla a che fare con l'effettiva qualità del dispositivo in questione. - ADAT e QuadraVerb sono marchi registrati della Aiesis Studio Electronics. Aphex Compellor è un marchio registrato della Aphex Systems Ltd. Appie; Macintosh Plus, SE, e II; Hypercard; Videoworks; e MacRecorder sono marchi registrati della Appie Computer, Inc. Blue Window è un marchio registrato della Arboretum Systems. Cakewalk è un marchio registrato della Tweive Tone Systems. dbx è un marchio registrato della dbx, Newton, MA, USA, Division of Carillon Technology. Digita! Domain è un marchio registrato della Digitai Domain, Inc. Dolby, Dolby SR; Dolby A, Dolby B, Dolby C, Dolby Surround Sound e Dolbv Tane sono marchi registrati della Dolby Laboratories Licensing Corporation. The Flying Fader è un marchio registrato della Neve Eiectronics Internationai, Ltd. Harmonizer e Ultra-Harmonizer sono marchi registrati della Eventide, Inc. Multiband Dynamics Tool è un marchio registrato della Jupiter Systems. PZM è un marchio registrato della Crown Intenationai, Inc. The Sonic System, CD Printer e NoNoise sono marchi registrati della Sonic Solutions. Sony è un marchio registrato della Sony Corporation of America. Sound Designer II, Sound Tools, Pro Tools, NuBus e DINR sono marchi registrati della Digidesign. Tannoy è un marchio registrato della Tannoy LTD (North America Inc.). Tube Trap è un marchio registrato della Acoustic Sciences Corp. Yamaha è un marchio registrato della Yamaha Corporation of America.
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Introduzione
Il mondo della musica moderna e della produzione audio ha molte sfaccettature. È un mondo pieno di individui creativi: musicisti, fonici, produttori, produttori di apparecchiature e uomini d'affari esperti in campi come la musica, l'acustica, l'elettronica, la produzione, i mezzi di comunicazione visiva, la multimedialità, la legislazione, il marketing e in generale lo svolgimento quotidiano del business musicale. Gli sforzi combinati di questo insieme di talenti contribuiscono alla creazione di un prodotto che abbia un fine: una registrazione master. Una volta che il processo di registrazione è completo, il master può essere prodotto su larga scala nella forma finale vendibile, sia essa il compact disc, la cassetta o la colonna sonora di un film. Per coloro che sono nuovi del mondo della registrazione multitraccia, del MIDI (interfaccia digitale fra strumenti musicali), dell'audio digitale e delle loro condizioni ambientali, sono spesso necessari anni di pratica specifica per sviluppare le capacità di padroneggiare l'arte e l' applicazione di queste tecnologie. Una persona nuova alla registrazione o ali' ambiente dello studio (fig.l.l) può essere intimorita dalla quantità e varietà di attrezzature utilizzate. Comunque, una volta che si comincia a familiarizzare con questo ambiente, si noterà un ordine ben preciso nell'allestimento dello studio, in cui ogni parte dell'attrezzatura ha un ruolo definito nello schema complessivo della musica e della produzione audio. Lo scopo di questo libro è di servire da guida e da riferimento per aiutarvi a diventare esperti dei procedimenti di produzione e di registrazione. Se usato assieme ad altri consigli, esperienze pratiche, ulteriori letture e un pizzico di buon senso, questo libro può essere d'aiuto per comprendere gli strumenti e la pratica quotidiana della registrazione e produzione musicale. Benché lo studio di registrazione nella sua forma attuale sia il risultato di 70 anni di continua evoluzione che lo ha portato all'attuale livello di complessità tecnologica, siamo testimoni di un passo importante e rivoluzionario nel campo della registrazione e produzione musicale: il sorgere dell 'era digitale. In un ' epoca in cui spesso si danno per acquisiti lo studio digitale e le relative tecnologie, è facile dimenti-
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Fig.l.l
CAPITOLO l
Il rinnovato Paisley Park Studio A, Chanhassen, MN. (Fonte : Studio Paisley Park)
carsi che la nostra posizione nella storia della produzione ci offre strumenti che hanno i costi effettivi e le possibilità tecniche di farci realizzare pienamente tutto il nostro potenziale creativo ed umano. Quasi sempre pazienza e duro lavoro sono necessari per apprendere queste tecnologie e questo linguaggio. Comunque tali conoscenze servono a renderei liberi per affrontare il compito veramente importante, vale a dire fare musica.
1.1
Lo studio di registrazione
Lo studio musicale commerciale (fig.l.2 e 1.3) è fatto di uno o più ambienti acustici appositamente progettati e armonizzati con l'intento di ottenere la migliore sonorità possibile, da trasferire successivamente su nastro per mezzo della corretta ripresa microfonica. Lo studio commerciale è isolato acusticamente in modo da evitare sia che i suoni esterni possano entrare ed essere registrati sul nastro, sia che i suoni interni si diffondano all'esterno e possano disturbare i vicini. Gli studi hanno dimensioni, forme e design acustico diversi fra loro, (fig.1.4 e 1.5), e ciò è determinato dai gusti personali del proprietario dello studio. Possono essere progettati per adattarsi al meglio ad alcuni generi musicali o a esigenze produttive, come si deduce dagli esempi che seguono. • Uno studio in cui si registrano molti generi diversi di musica (dalla classica al rock) probabilmente avrà una sala di ripresa principale molto grande e altre sale più piccole e isolate dall'esterno per strumenti con emissione sonora molto grande o molto contenuta, per cantanti, e così via. • Uno studio per registrare le colonne sonore dei film può avere dimensioni molto maggiori rispetto a studi utilizzati per altri generi di registrazioni. Questo tipo di studi spesso ha un soffitto alto per accogliere al meglio il suono proveniente da molti musicisti. • Uno studio usato solitamente per registrare la parte audio relativa al video, dialoghi dei film e parti vocali, può avere una piccola sala separata dalla regia. Non esiste una formula segreta per realizzare lo studio perfetto. Ogni studio ha le sue
INTRODUZIONE
Fig. 1.2
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Consolle principale del Criteria Recording Studio (Miami, FL), sala B, che comprende un SL4000 G+ a 96 canali. La persona che appare nella foto è il presidente e proprietario, Joel Levy. (Fonte: Solid State Logic)
caratteristiche sonore, configurazione, sensazioni e ambiente che si basano sul gusto personale del proprietario e di chi lo ha disegnato (se è una diversa persona) e ha il proprio ritorno economico dall'investimento, derivante da tariffe dello studio che possano essere sostenute nelle condizioni di mercato deli' industria musicale. Negli anni '70 gli studi erano generalmente di piccole dimensioni. A causa dell'avvento dell'effettistica artificiale, come ad esempio i riverberi, i delay acu-
Fig. 1.3
Gary Henry (produttore, compositore, fonico e arrangiatore) che utilizza sistemi di registrazione su hard-disk Roland DM-80, nello studio Hide-out di Hillside, NJ. (Fonte: Roland Corporation, Pro Audio Division)
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CAPITOLO l
regia
G sala ~macchine
Fig. lA
Planimetria del Bad Animals' Studio X (Seattle, WA). (Fonte: Bad Animals-Seattle e studio bea:ton)
studio (sala di ripresa)
.
Fig. 1.5
-:::-.:.
Plammètria del Sonic Tree's Music Studio (Nashville,TN). (Fonte: Russ Berger Design Group, lnc.)
stici e digitali. e della fiducia in essa riposta, le sale di registrazione tendevano ad essere acusticamente assorbenti. Il concetto alla base di questa struttura era di eliminare quanto più possibile le caratteristiche acustiche originali, per sostituirle con un ambiente artificiale. Per fortuna, sin dalla metà degli anni '80, molti studi commerciali hanno cominciato a ritornare a concetti di design dello studio usati negli anni 30 e 40. quando gli studi avevano dimensioni molto maggiori. Questo aumento nelle dimensioni (unito alla presenza di una o più stanze isolate di dimensioni minori, che possano accogliere strumenti che devono essere isolati
INTRODUZIONE
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acusticamente) ha contribuito a far ritornare in voga l'arte di registrare le caratteristiche acustiche originali delle sale con una moderna ripresa sonora. In effetti, grazie a migliori tecniche di design dello studio, abbiamo imparato a sintetizzare il meglio da entrambe le epoche: ciò è stato raggiunto costruendo una sala che disperde il suono in maniera controllata (riducendo perciò l'ammontare di suono non desiderato che da altri strumenti presenti nella stanza perviene al singolo microfono di ripresa), conservando allo stesso tempo caratteristiche sonore e di riverbero molto ben definite. L'effetto di combinare il suono diretto e le caratteristiche riverberanti naturali è spesso usato come mezzo per dar vita a uno strumento - tecnica molto usata sulla batteria, su sezioni di archi, su chitarre elettriche, cori e altro ancora.
1.1.1
La control room
La regia (contro[ room) di uno studio, (fig.1.6 e 1.7), persegue diversi fini. La contro! room ideale è isolata dai suoni prodotti nello studio e nelle vicinanze. È ottimizzata in modo da comportarsi come un ambiente di ascolto critico, che usa altoparlanti regolati e posizionati attentamente. Contiene anche la maggior parte delle attrezzature relative alla registrazione nello studio e all'effettistica. Nel cuore della control room c'è la consolle di registrazione. La consolle di registrazione (detta anche banco) è per il fonico e il produttore quello che per il pittore è la tavolozza. La consolle permette al fonico di mescolare e controllare i segnali in ingresso e in uscita della maggior parte delle strumentazioni (se non di tutte) presenti nella control room. La funzione basilare di una consolle è quella di permettere qualsiasi combinazione variabile di mixaggio (cioè il controllo sulle ampiezze relative e il mescolarsi dei segnali fra canali), posizionamento nello spazio (destra/sinistra e, se possibile, un controllo sulla disposizione anteriore e posteriore), assegnazione (possibilità di inviare un qualunque segnale di ingresso da una sorgente a una destinazione) e la possibilità di scegliere fra gli innumerevoli segnali in ingresso e in uscita che di solito si incontrano nella strumentazione di produzione audio. Le mac-
sala di ripresa A stanza delle macchine
Fig. 1.6
Planimetria del rinnovato Paisley Park Studio A. (Fonte: Paisley Park Studio)
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Fig. 1.7
CAPITOLO l
Control room dello Dead Aunt Thelma's Studio. (Fonte: Ross Berger Design Group, lnc.)
chine a nastro sono generalmente collocate nella parte posteriore o laterale della control room . A causa del calore e del rumore ulteriore generato da registratori, amplificatori e da altre strumentazioni, si preferisce sempre più alloggiare tutte queste attrezzature in una stanza separata, detta machine room, con porta e finestra di collegamento per un agevole accesso e completa visibilità. In entrambi i casi, i controlli a distanza relativi alle singole tracce (remote contro/) e quelli legati al trasporto del nastro (utili per far andare il nastro o altri supporti usati per la registrazione nei punti di ascolto preimpostati l sono spesso collocati nella control room, vicino al fonico in modo che questi possa a\ ere un facile accesso a tutte le funzioni relative al nastro o alle apparecchiature elettroniche. L' effettistica (usata per modificare elettronicamente le caratteristiche di un suono l e anche altri processori di segnale sono spesso posizionati vicino al fonico per una facile accessibilità. Come avviene per il design dello studio di registrazione, ogni contro! room ha le sue particolari caratteristiche sonore, il suo f eeling, elementi per il comfort e le rel ative tariffe. Le control room commerciali possono variare in design e apparecchiature - da una stanza essenziale per forma e funzioni a una stanza che sia riempita abbondantemente di tutte le migliori attrezzature e progettata secondo gli ultimi dettami . ì\on esiste una control room perfetta, come non ne esiste una totalmente sbagliata. Come \ edremo in questo libro, ci sono numerose linee guida che possono essere utili per indi\ iduare la vostra control room ideale. La cosa importante da ricordarsi è che sono le persone - lo staff, i musicisti e voi - che rendono tutto ciò possibile, e non le attrezzature.
1.1.2
Tecniche di marketing dello studio di registrazione
Negli ultimi anni il ruolo dello studio di registrazione ha cominciato a cambiare, a causa dei passi in avanti nella progettazione degli studi, dell' audio per i video e i film, e di una
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Fig. 1.8
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A &M Studios, Los Angeles, California. (Fonte: World Studio Group)
accresciuta importanza del mixaggio. Queste forze di mercato hanno costretto a ripensare le strategie operazionali di mercato di alcune attrezzature, e spesso questi cambiamenti sono stati ripagati con grandi vantaggi e successi, come nei casi dei due esempi riportati qui di seguito. • Studi privati e project studio (studio di pre-produzione), la cui crescita di numero è stata favorita da un sorprendente calo nei costi dei macchinari, hanno ridotto di molto la necessità per gli artisti o i produttori di avere un accesso continuato a
Fig. 1.9
Studio 30 l , Sydney, Australia. (Fonte: World Studio Group)
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Fig. 1.10
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Sound Inn, Tokyo. (Fonte: World Studio Group)
Fig. 1.11
Arco Studios, Monaco, Germania. (Fonte: World Studio Group)
Fig. 1.12
Buddy Bruno, fotografato nello Conway Recording Studios, di cui è proprietario (da non confondersi con il Conway di proprietà dell'autore di questo libro). (Fonte: World Studios Group)
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costose attrezzature di tipo professionale. Comunque le attrezzature professionali sono ancora molto richieste quando un progetto richiede dimensioni fisiche maggiori o la possibilità di servirsi di attrezzature per la registrazione migliori di quelle fornite da un project studio. Dopo che la fase preliminare è stata portata a termine in un project studio, le attrezzature di livello professionale possono essere necessarie per fare il mixaggio del materiale nella sua forma definitiva. Molti studi fanno fronte a queste richieste di mercato e sono soltanto troppo contenti di poter trarre profitto da esse. • Gli sviluppi della post-produzione dell'audio per video e per i film hanno fatto nascere nuovi mercati che permettono agli studi professionali di fornire un servizio alle aziende di trasmissione e di produzione locali, nazionali e internazionali. Studi che abbiano sia le attrezzature tecniche sia uno staff creativo per poter iniziare ad occuparsi di audio per il video e di trasmissioni via etere (e di trame anche il mantenimento), possono avere successo nel difficile business musicale, quando la sola produzione musicale non fornisce introiti tali da consentire allo studio di poter continuare a lavorare. Queste e altre nicchie di mercato (che possono variare da zona a zona) sono state adattate dalla musica commerciale e dalle attrezzature di registrazione per andare incontro ai cambiamenti nei mercati, proprio ora che ci accingiamo a entrare nel nuovo millennio. Non c' è più una sola attività da svolgere. I cambiamenti nei mercati si fanno sentire e i modi con cui sono fronteggiati, spesso ingegnosi, sono diventati sempre più importanti in questo tipo di business unico ed interessante. Un altro modo in cui gli studi hanno colto le nuove opportunità è stato l'unione delle forze. Per esempio, nel 1992 Chris Stone (già fondatore e proprietario del Record Plant) ha fondato l'Associazione mondiale degli studi (WSG), che ha la funzione di registro associativo o albo per gli studi più importanti (dalla fig.l.8 alla 1.12). L'ammissione a questa associazione è estesa per invito solo alle strutture di registrazione più stimate delle più importanti zone di mercato mondiali.
1.2
Il procedimento di registrazione
Il procedimento di registrazione può avvenire in due forme principali: la registrazione multitraccia o la registrazione in tempo reale.
1.2.1
La registrazione multitraccia
Il ruolo delle tecnologie di registrazione multitraccia è quello di fornire un certo grado ulteriore di flessibilità al procedimento di registrazione, permettendo di registrare le molteplici sorgenti sonore e di riascoltarle da tracce singole in tempo non reale, nell'ambito della produzione. Dato che le tracce registrate sono isolate e indipendenti una dall' altra (con sistemi di registrazione in cui sono disponibili spesso a gruppi di otto, cioè 8, 16, 24, 32 e 48 tracce), si può registrare più volte un numero qualunque di sorgenti sonore senza influenzare le altre tracce. Inoltre le tracce registrate possono essere modificate, sommate o cancellate in qualunque momento per accrescere o affinare la musica originale. Le fasi comuni del procedimento di registrazione multitraccia - registrazione, sovraincisione e mixaggio- sono presentate nei paragrafi successivi e discusse ulteriormente nel Cap. 15.
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... .....--·--------------------------------"
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CAPITOLO l
tracce sul nastro: 1+8 1 cassa 2 rullante 3 tom sinistro 4 tom destro 5 chitarra 6 tastiera
7 8 voce
tttt:tt t l Fig. 1.13
llustrazione schematica di come un multitraccia.
~ i pn~sono
registrare alcune sorgenti sonore isolate su
1.2.1.1 La registrazione
La prima fase della produzione multitraccia è il procedimento di registrazione. In questa fase, una o più sorgenti sonore vengono riprese da un microfono o registrate direttamente (come spesso succede quando si registrano strumenti elettrici o elettronici), su una traccia di un registratore a nastro, oppure su più tracce. La separazione è un concetto chiave nella produzione multitraccia. Successivamente alla registrazione, si può cambiare il livello di queste sorgenti sonore isolate (fig. 1.13), indipendentemente una dall'altra, e anche il posizionamento spaziale (con l'assegnazione destra/sinistra) e lo smistamento definitivo, senza influenzare le tracce adiacenti. Questo isolamento rende possibile ricollocare le tracce e/o manipolarle in un momento successi vo senza influire sulle tracce adiacenti, conferendo perciò al procedimento multitraccia una maggiore flessibilità. 1.2.1.2 La sovraincisione
È uno degli aspetti più importanti del processo di produzione multitraccia. Grazie all'isolamento delle tracce registrate, è possibile riascoltare una delle tracce preventivamente registrate (generalmente dalle testine di registrazione usate in modalità di riascolto, funzione detta sync) , mentre simultaneamente si registrano uno o più segnali su altre tracce libere (fig. 1.14). Tale procedimento di sovraincisione può essere ripetuto fino a quando la canzone o la colonna sonora non abbia assunto la sua forma definitiva. Se si commette un errore, è di solito molto semplice far ritornare il nastro al punto desiderato e ripetere il procedimento fino a che non si è registrata sul nastro la ripresa migliore. 1.2.1.3 Il mixaggio
Dopo aver terminato le fasi di registrazione e di sovraincisione, può cominciare il procedimento di mixaggio (fig. 1.15). Durante il mixaggio le tracce audio separate di una macchina multitraccia possono essere mescolate, combinate e assegnate mediante la consolle di registrazione.
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INTRODUZIONE
tracce su nastro: 1+8 1 cassa 2 rullante 3 tom sinistro 4 tom destro 5 chitarra 6 tastiera 7 sovraincisioni di voce 8 voce
mixaggio (per l'ascolto in cuffia) delle tracce preregistrate
...-o:o..-ho...-.o=
Fig. 1.14
Illustrazione schematica del processo di sovraincisione.
A questo punto il volume, il bilanciamento tonale, gli effetti speciali e il posizionamento spaziale possono essere variati in modo creativo dal fonico per avere un rnixaggio, stereofonico oppure codificato in Surround Sound (suono avvolgente), che viene poi registrato su un supporto definitivo (master) come ad esempio il DAT, registratore digitale a nastro. Dopo che si sono mixate tutte le canzoni di un progetto musicale, esse possono essere trasferite su un sistema di registrazione digitale, su disco fisso, e organizzate in un ordine di successione definitivo. Il programma risultante è a sua volta registrato su un supporto, per esempio il DAT, che serve come registrazione master definitiva, dalla quale si procederà al trasferimento del progetto su un supporto vendibile.
processori di segnale ed effettistica o o o
ascolto del segnale proveniente dal multitraccia
Fig. 1.15
llustrazione schematica del processo di mixaggio.
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1.2.2
CAPITOLO l
La registrazione in tempo reale: un animale diverso
La registrazione in tempo reale (di solito detta registrazione dal vivo) comporta il mixaggio di microfoni o segnali diretti ripresi appunto in tempo reale durante una esecuzione o un concerto. Questo evento può svolgersi in un luogo per rappresentazioni dal vivo (come ad esempio un teatro, una chiesa, una palestra o una arena all'aperto) oppure su un palco o in uno studio musicale. A differenza dell'ambito della registrazione multitraccia tradizionale, in cui si usano un gran numero di sovraincisioni per completare una canzone, la registrazione dal vivo è fatta sul posto - spesso durante una sola esibizione su un palco, con una postproduzione in studio limitata o ridotta (se si esclude il mixaggio). Una registrazione dal vivo può essere molto semplice - se è possibile la si esegue con due microfoni le cui uscite saranno in\ iate direttamente su un registratore a due tracce. Altrimenti può richiedere una strumentazione multitraccia più complessa, che necessita delrutilizzo di una contro! roorn temporanea o di un camion attrezzato perfettamente per registrazioni. detto studio mobile (fig. 1.16a e 1.16b ). Quest'ultima soluzione permette ov\'iamente un maggior controllo sui singoli strumenti in fase di mixaggio. Anche se le attrezzature e la loro disposizione possono sembrare familiari a qualunque fonico, la registrazione dal vivo si differenzia rispetto alla sua controparte in studio, più controllata, per il fatto di trovarsi in un mondo in cui il motto è hai una sola opportunità. Quando si registra un evento musicale in cui l'artista sta sudando sangue per alcune centinaia o migliaia di fans, è difficile che tutto vada liscio. La registrazione dal vivo è una sfaccettatura dell'industria musicale che richiede una specifica esperienza, scelta delle attrezzature e loro disposizione, un certo grado di preparazione ma soprattutto esperienza.
1.3
Il project studio
Negli ultimi decenni si è sviluppato enormemente il mercato della produzione di attrezzature per la registrazione, professionali e semiprofessionali, dall'elevato rapporto qualità/prezzo. Il risultato, ormai possibile, se non assolutamente acquisito, è che musicisti, fonici e produttori hanno a disposizione una adeguata strumentazione per la registrazione e apparecchiature che utilizzano il protocollo MIDI, a casa propria o nel proprio luogo di lavoro, allo scopo di registrare le proprie composizioni. Questo sviluppo si è spinto fino al punto che l'insieme di queste strumentazioni, conosciuto come project studio, è diventato una forza trainante nell'industria della musicae della comunicazione in genere (fig. 1.17). I project studio sono divenuti importanti per i motivi elencati qui di seguito. • Rapporto qualità/prezzo. La ragione ovvia per la proliferazione di queste attrezzature è che con l'avvento del VSLI (cioè il cosiddetto circuito integrato su larga scala), è sceso notevolmente il prezzo della produzione in massa di sistemi elettronici altamente sofisticati. L'attrezzatura da studio che vent'anni fa costava centinaia di migliaia di dollari, per esempio, si può tranquillamente acquistare a un decimo di tali cifre. I costi dello studio si sommano velocemente. Quindi il fatto di possedere le proprie attrezzature e di conoscere le loro caratteristiche tecnologiche e tecniche ripaga immediatamente, in risparmio di denaro. Sapere quando usare a pieno la propria strumentazione e quando invece servirsi di uno studio professionale esterno può tradursi in un notevole risparmio nella produzione musicale.
JNTRODUZIONE
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a)
b) Fig. 1.16
Studio di registrazione mobile Le Mobile Recording Studio. a) Control room. b) Automezzo utilizzato per il trasporto. (Fonte: Le Mobile recording studio, North Hollywood, California)
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CAPITOLO I
Fig. 1.17
Project studio tipico. (Fonte Walt Wagner Productions)
• Disporre di programmi propri e risparmiare soldi usandoli! Un vantaggio altrettanto ovvio è quello di poter creare la propria musica con i propri programmi. I costi che si incontrano nell'utilizzo di uno studio professionale richiedono la disponibilità a lavorarvi in una data o in un periodo precisi. Un project studio rende liberi di regi strare quando il momento è più propizio, senza preoccuparsi del tempo che trascorre, come invece accade in uno studio tradizionale, nel quale la tariffa è oraria. • Vantaggi creativi e funzionali. Con l' avvento del MJDI come mezzo di creazione musicale tramite l' uso di strumenti elettronici, registratori a disco fisso, registratori multitraccia modulari digitali , e così via, il project studio offre vantaggi creativi e funzionali rispetto allo studio commerciale, per creare e produrre il proprio stile personale di musica. Bisogna comunque sottolineare che alcuni progetti richiedono la guida e l'esperienza di un professionista. La consapevolezza delle necessità della produzione dell'intero progetto è un aspetto importante per garantirne il completo successo.
1.4
Produzione e posi-produzione nel campo dell'audio per video
Nel campo dei video, dei film e della produzione per le trasmissioni, la componente audio è stata via via riconosciuta come una parte integrante e importante del processo globale di creazione di un prodotto finale più gradevole e di qualità superiore. Nei decenni passati l'audio per trasmissioni era quasi soltanto un'idea. Con l' avvento del MTS (suono televisivo multicanale, che rende stereofonici molti apparecchi TV), dei video musicali e della generazione MTV, la parte audio è cresciuta dalla sua posizione iniziale secondaria fino ad essere una delle componenti più seguite della produzione audio per il video (fig. 1.18). Con la rinascita della quadrifonia e di sonorità con migliore definizione spaziale, come il Dolby Surround Sound e altri sistemi di codifica, l'audio per video e per film ha visto crescere di molto le aspettative del pubblico di colonne sonore di grande qualità che siano di complemento per tutte le componenti visive.
lNTRODUZIONE
Fig. 1.18
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SSL Scenaria installato nel rinnovato studio di post-produzione audio e video NOB, a Hilversum, Olanda. (Fonte: Solid State Logic)
Oggigiorno il settore dell'audio per video, dell'audio per film e dell'audio per trasmissioni comprende nella produzione quotidiana l'utilizzo del MIDI, la registrazione su disco fisso, l'utilizzo del time code, il mixaggio automatizzato e tutti i più avanzati sistemi di registrazione per far fronte a tutte queste richieste.
1.5
Il settore multimediale
Con l'integrazione dei testi, della grafica, del MIDI e dell'audio digitale in un numero sempre maggiore di sistemi computerizzati, il settore multimediale ha cominciato a utilizzare anche l'audio digitale e la produzione musicale di alta qualità come parte integrante dei media che sono comparsi più di recente. Tutto l'insieme dei professionisti nel settore audio ha intuito quasi subito che la produzione e la distribuzione di programmi educativi, di intrattenimento e di immagazzinamento dati per utenti di personal computer era un settore con crescita potenziale enorme. Questo settore rappresenta una sorgente importante e redditizia di entrate sia grazie a individui creativi sia grazie a innovative strumentazioni per la produzione.
1.6
Le persone che hanno reso possibile tutto ciò
L'industria di registrazione è un'industria di servizi. Quindi sono le persone che lavorano all'interno di questa industria che rendono possibile il business musicale. Gli studi di
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CAPITOLO l
registrazione, così come gli altri settori deli' industria, non sono conosciuti solo per il tipo di attrezzature che hanno, ma spesso sono giudicati a seconda della qualità, della preparazione, della mentalità e della personalità del loro staff. Un professionista può entrare a far parte dell'industria musicale in uno o più dei seguenti settori: • gestione dello studio • legislazione musicale • arti grafiche e impaginazione • management degli artisti • scelta degli artisti e del repertorio (detta A&R) • produzione industriale • editoria musicale e stampa Ovviamente questo elenco è incompleto. dato che mancherebbe lo spazio per poter menzionare tutti i settori alrinterno di questo capitolo. I paragrafi seguenti, comunque, descrivono alcune delle figure chi~l\ e che si incontrano in uno studio di registrazione commerciale.
1.6.1
Gli artisti
La forza di una esecuzione musicale comincia e finisce con gli artisti. Tutta la tecnologia del mondo serve a ben poco senza l'ingrediente principale, che è la creatività dell'uomo, l'emozione e la tecnica esecutiva. Proprio perché la qualità sonora globale di una registrazione non può essere migliore dell'anello più debole della catena, è compito dell'esecutore capire se il fondamento della musica - cioè la sua anima più profonda - è stato reso comprensibile per tutti come esperienza e come ascolto. Dopo che ciò è stato fatto, una registrazione di alta qualità, ben fatta e con una buona produzione, può servire da cornice per esprimere l'energia originale della musica, il suo scopo e la sua emozione.
1.6.2
I musicisti dello studio
Un progetto spesso richiede musicisti aggiuntivi per completare la registrazione dell' esecuzione di un artista. Ciò può avvenire sotto diverse forme. Per esempio un progetto può richiedere un insieme musicale (come un coro, una sezione d ' archi o di fiati) per aggiungere una parte necessaria o completare la sonorità di un pezzo. Se c ' è bisogno di un insieme numeroso, può essere necessario assumere un impresario per coordinare tutti i musicisti e dare tutte le disposizioni in materia economica, e anche un arrangiatore per scrivere la partitura e possibilmente dirigere le varie parti musicali. Può anche succedere che un membro del gruppo non abbia l'abilità tecnica per eseguire una parte o non sia allo stesso livello dello standard musicale generale richiesto dal progetto. In tale situazione non è raro che si assumano dei musicisti da studio (turnisti) per inserirli nella parte. Può anche essere richiesto un intero gruppo musicale per fornire il supporto di maggior livello possibile a un artista o cantante di grande spessore.
1.6.3
Il produttore
Al di là dei fattori di programmazione e di disponibilità economica che concorrono nel coordinamento di un progetto di registrazione, è il lavoro del produttore che contribuisce
INTRODUZIONE
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a creare- secondo la sua visione - la performance registrata e il prodotto finale migliori. In verità un produttore può essere assunto per far fronte a un certo numero di compiti. Un produttore può avere un contratto per occuparsi a pieno di tutti gli aspetti artistici c finanziari della produzione e dei contenuti programmatici. Più probabilmente un produttore agisce in collaborazione con un artista o con un gruppo per guidare l' artista o il gruppo durante il processo di registrazione. Il produttore assiste nella scelta e nella messa a punto degli arrangiamenti musicali per andare incontro all'audience prescelta nella maniera migliore, cerca di tirare fuori la migliore performance possibile e poi traduce questa performance (tramite il mezzo della registrazione) in un prodotto finale, vendibile. Un produttore è spesso scelto per la sua capacità di comprendere il processo creativo della registrazione finale da diverse prospettive: l'aspetto economico, la performance musicale, l'intuito creativo e la padronanza del processo di registrazione. Dato che gli artisti, i fonici e altri professionisti dell'industria musicale sono diventati via via più esperti dei numerosi aspetti che sono presenti nella realizzazione di un progetto, questo importante ruolo può essere assunto dall'artista stesso o in collaborazione col fonico. Al contrario, dato che i produttori diventano sempre più esperti di tecnologie di registrazione, è sempre più comune vederli seduti dietro alla consolle, ai controlli.
1.6.4
Il tecnico del suono (fonico)
Il lavoro del tecnico del suono può essere ben definito come l'interprete del campo tecnico-artistico. È compito del tecnico del suono far trasparire la musica dell'artista e i concetti del produttore dalla registrazione. Questo lavoro è davvero una forma d'arte perché sia la musica che la registrazione hanno natura soggettiva e si affidano al gusto e all'esperienza delle persone coinvolte. Durante una sessione di registrazione, i fonici di solito dispongono i musicisti nello studio nella posizione che desiderano, scelgono e posizionano i microfoni, determinano i livelli e il bilanciamento sulla consolle di registrazione e registrano la performance su nastro. In un situazione di musica elettronica, il tecnico del suono di solito può anche provvedere ai numerosi sequencer MIDI e agli strumenti musicali, ai registratori su hard-disk e così via. Durante una sessione di sovraincisione o di mixaggio, il fonico usa il proprio talento e la conoscenza dell'arte e della tecnologia del mezzo di registrazione per ottenere il miglior suono possibile.
1.6.5
L'assistente
Gli studi di dimensioni maggiori di solito preparano il futuro staff di tecnici del suono permettendo ad essi di lavorare come assistenti dei fonici attualmente in forza allo studio stesso. L'assistente spesso si occupa del posizionamento dei microfoni e del funzionamento delle cuffie, fa funzionare le macchine a nastro, prepara le pause della sessione e, in alcuni casi, fa dei mixaggi preparatori e dei bilanciamenti per il tecnico alla consolle. Con l'aumentare del numero dei fonicifreelance (coloro che non sono utilizzati continuativamente in uno studio, ma vengono scelti dall'artista o dalla casa discografica per lavorare su un particolare progetto), il ruolo deli' assistente è di ventata sempre più importante. L'assistente del fonico titolare ha il compito di aiutare il freelance a comprendere gli aspetti tecnici e le particolarità di quello studio, per rendeme il lavoro il più agevole possibile.
18
1.6.6
CAPITOLO l
Il tecnico della manutenzione
Il lavoro del tecnico della manutenzione è quello di controllare che la strumentazione dello studio sia tenuta in condizioni ottimali, allineata regolarmente e aggiustata quando sia necessario. Le organizzazioni più grandi - quelle con più di uno studio - spesso usano uno staff di tecnici della manutenzione a tempo pieno. Molti degli studi minori, comunque, si servono di tecnici della manutenzione freelance, chiamandoli quando è necessano.
1.6.7
La gestione dello studio
La conduzione di uno studio musicale o di produzione è un lavoro impegnativo, che richiede il talento speciale di uomini d· affari che conoscano a fondo il funzionamento dello studio. del business musicale e abbiano soprattutto facilità nei rapporti interpersonali. Sono necessari l'attenzione costante di uno studio manager (che può essere o meno il proprietario stesso dello studio), la sezione contabile (che controlla la maggior parte dei dettagli che riguardano l'utilizzo dello studio, le spese e se possibile il marketing), e, ultimo ma non meno importante, una segreteria competente. Anche se tutte o una parte di queste funzioni possono variare da studio a studio, queste e altre funzioni egualmente importanti sono richieste per gestire con successo, giorno dopo giorno, una struttura di produzione commerciale.
1.6.8
Le donne in questa industria
Fin dalla sua nascita, l'industria della registrazione è stata dominata dagli uomini. Ricordo molte sessioni di registrazione in cui le uniche donne presenti erano o musiciste o accompagnatrici di musicisti (groupies). Per fortuna negli ultimi anni le donne hanno cominciato ad assumere un ruolo sempre più importante dietro al vetro. È sempre più comune per le donne raggiungere livelli importanti, sia come fonici, sia nella produzione. Non importa chi sei, da dove vieni, o quale sia la tua razza o sesso, ricordati una verità universale: se lo senti nel cuore e lavori duramente, ci riuscirai.
1.7
Il trasduttore
Un concetto che è importante conoscere prima di andare al cuore di questo libro è un concetto che è fondamentale per tutta la musica, il suono e l'elettronica: il trasduttore. Se c'è un singolo strumento concettuale che possa aiutare a capire le basi tecnologiche del procedimento di registrazione, quello è proprio il trasduttore. Un trasduttore è qualunque dispositivo che trasformi una forma di energia in un'altra, corrispondente. Per esempio, una chitarra è un trasduttore. Raccoglie le vibrazioni delle corde pizzicate o suonate (il mezzo), le amplifica mediante il corpo in legno e trasforma queste vibrazioni in onde di pressione sonora corrispondenti. E di conseguenza noi percepiamo queste onde come suono (fig. 1.19). Un microfono è un altro esempio di trasduttore. Le onde di pressione sonora (il mezzo) agiscono sul diaframma del microfono e sono trasformate in una tensione elettrica corrispondente. Il segnale elettrico proveniente dal microfono può essere quindi amplificato (questo non è un processo di trasduzione perché il mezzo rimane nella sua forma
19
INTRODUZIONE
..... ---
Fig. 1.19
-
'
'
Una chitarra e un microfono usato come trasduttore.
elettrica) e viene inviato a un dispositivo per la registrazione. Questo dispositivo poi converte il segnale elettrico in un segnale analogo di flusso magnetico oppure in dati digitali rappresentativi che possono essere codificati su nastro, su floppy o su compact disc. Durante il riascolto, i segnali magnetici immagazzinati, o i dati digitali, possono essere riconvertiti nella loro forma elettrica originaria, amplificati e poi mandati al sistema di altoparlanti. Questi convertono i segnali elettrici in un movimento meccanico (per mezzo dell'induzione magnetica), che, a sua volta, ricrea le variazioni originali di pressione sonora che furono percepite dal microfono. Come si può vedere nella tabella 1.1, i trasduttori possono essere trovati praticamente ovunque nella strumentazione di uno studio. In generale, i trasduttori e i supporti che essi usano sono gli anelli deboli della catena di un sistema audio. Come già sottolineato, il trasduttore trasforma l'energia presente in un mezzo in una forma di energia corrispondente, in un altro mezzo. Data la tecnologia attuale, questo processo non può essere compiuto in maniera perfetta. Il rumore, la distorsione e spesso la colorazione del suono vengono in un qualche grado introdotte. Queste alterazioni possono essere solo minimizzate, ma non eliminate completamente. Le differenze nella progettazione sono un altro fattore che può influenzare la qualità sonora. Anche un piccolissimo cambiamento di design fra due microfoni, sistemi di altoparlanti, convertitori audio digitali, pickup delle chitarre o altri trasduttori può farli suonare in modo davvero differente. Questi fattori, combinati con la complessità della musica e con le caratteristiche acustiche, rendono il settore della registrazione molto soggettivo e personale. Le registrazioni digitali spesso presentano una notevole riduzione del rumore e della distorsione perché pochi trasduttori sono presenti nella catena di riascolto. In un sistema interamente digitale (fig. 1.20), le forme d'onda sonore sono riprese da un microfono e convertite in segnali elettrici. Questi segnali sono poi convertiti in forma digitale tramite un convertitore analogico-digitale (A/D). Il convertitore A/D trasforma le forme d' onda elettriche continue in valori numerici discreti corrispondenti, che rappresentano i livelli
20
Tab.l.l
CAPITOLO l
Mezzi usati dai trasduttori in studio per trasferire energia
Trasduttore
Sorgente
Destinazione
Orecchio Microfono Testina di registrazione Testina di riascolto Puntina del giradischi Altoparlanti
Onde sonore nell'aria Onde sonore nell'aria Segnale elettrico nei fili Flusso magnetico su nastro Solchi sulla superficie del disco Segnali elettrici nei fili
Impulsi nervosi nel cervello Segnale elettrico nei fili Flusso magnetico su nastro Segnali elettrici nei fili Segnali elettrici nei fili Onde sonore nell'aria
di tensione analogica delle forme d"onda. È evidente che le informazioni digitali hanno il netto vantaggio. rispetto a quelle analogiche, che i dati possono essere trasferiti fra mezzi elettrici. magnetici e ottici senza che ci sia, virtualmente, alcuna degradazione della qualità. dato che le informazioni stesse non sono trasdotte; esse continuano ad essere immagazzinate nella loro forma binaria discreta originale. In altre parole, cambia solo il mezzo; i dati contenenti le informazioni vere e proprie no. Perciò, se si ascolta una registrazione su un lettore compact disc domestico con buone casse, la mancanza di distorsione (che sarebbe stata introdotta dal disco in vinile e dalla puntina) ci dà una chiarezza sonora di qualità uguale o comunque molto vicina a quella della registrazione master originale. microfoni
,'' .... '
DAT
masterizzatore CD
l" =
t
~
computer/ DAW (workstation audio digitale)
MDM (sistema multitraccia modulare digitale)
Fig. 1.20
Catena di registrazione interamente digitale.
l
l
888 compact disc
2 Il suono e la percezione uditiva
Quando si registra, la cosa che ci interessa fare è catturare e immagazzinare un evento sonoro originale in modo da poterlo riascoltare in seguito, oppure per creare un evento sonoro completamente nuovo. Partendo dal presupposto che la parola suono è solo una definizione di come il cervello interpreta un certo tipo di stimolo fisico che arriva alle orecchie, lo studio dell'acustica può essere diviso in tre aree: la natura dello stimolo, le caratteristiche dell'orecchio come trasduttore e le caratteristiche psicoacustiche della percezione uditiva. Quest' ultima area, la psicoacustica, si occupa di capire come e perché il cervello interpreta un particolare impulso che gli giunge dalle orecchie in un certo modo. Comprendendo la natura fisica del suono e come le orecchie trasformano i suoni da fenomeno fisico in fenomeno sensorio, si può scoprire ciò che è necessario affinché le proprie registrazioni trasmettano un particolare effetto.
2.1
Le onde di pressione sonora
Il suono arriva alle orecchie sotto forma di variazione periodica della pressione atmosferica - la stessa pressione atmosferica che viene misurata dal servizio meteorologico col barometro. Le variazioni di pressione corrispondenti al suono, ad ogni modo, hanno un'ampiezza troppo piccola e variano troppo rapidamente per essere osservate con un barometro. Queste variazioni di pressione sono dette onde di pressione sonora. Si possono visualizzare queste onde immaginando le onde che si vedono in uno specchio d'acqua quando vi si lascia cadere un sasso. Il movimento delle onde della superficie dell' acqua, e il loro allontanarsi dal punto in cui il sasso ha colpito la superficie (fig. 2.1 e 2.1 b), possono essere usati per rappresentare il movimento delle onde di pressione sonora neli' aria quando si allontanano dalla sorgente. L'unica differenza fra queste situazioni simili è che le onde di pressione sonora si irradiano nello spazio in modo tridimensionale, vale a dire sferico.
22
CAPITOL02
a)
b) Fig. 2.1
Illustrazione del movimento delle onde sulla superficie dell'acqua, man mano che si allontanano dal punto di origine. a) Vista dali' alto. b) Vista laterale della superficie dell'acqua.
Le onde di pressione sonora sono generate da un corpo vibrante a contatto con l'aria. Questo può essere un altoparlante, le corde vocali di una persona, o la corda di una chitarra che vibra assieme al corpo dello strumento, il quale a sua volta mette in vibrazione l'atmosfera che lo circonda, e così via. La pressione atmosferica è proporzionale al numero delle molecole che sono presenti nel volume d'aria che si misura. Una massa vibrante comprime un certo numero addizionale di molecole d'aria in uno spazio quando si muove verso lo spazio stesso, il che crea un'area con pressione atmosferica superiore a quella normale, detta compressione (fig. 2.2a). Dato che l'area compressa continua ad allontanarsi dalla sorgente sonora, si crea un'area vuota, detta rarefazione, in cui la pressione atmosferica è inferiore a quella normale (fig. 2.2b). È interessante notare che le stesse molecole interessate non si muovono nell'aria alla velocità del suono, ma le onde sonore si muovono nell'atmosfera sotto forma di onde compresse che si espandono incontrando resistenza, dall'area di pressione più alta a quella di pressione più bassa. Tale processo è conosciuto con il nome di propagazione dell'onda.
23
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
compressione
pressione atmosferica normale
l
a)
- --
verso di propagazione dell'onda - - - •
rarefaz.
compressione rarefaz.
l
b) Fig. 2.2
2.2
compressione
l
verso di propagazione dell'onda -
- -
Effetti della vibrazione di una massa sulle molecole d'aria e sulla loro propagazione. a) Compressione. Le molecole d' aria sono costrette ad anicinarsi !" una all"altra, formando una compressione. b) Rarefazione. Quando l'area compressa sia allontana dalla zona in cui ha avuto origine, si crea uno spazio con pressione atmosferica inferiore.
Caratteristiche della forma d'onda
Una forma d'onda è la rappresentazione grafica del livello di pressione sonora di un segnale o il livello di tensione nel tempo. In breve, una forma d'onda permette di capire . visualmente, di studiare e di spiegare il fenomeno reale della propagazione dell'onda in un ambiente. Una forma d'onda ha le seguenti caratteristiche fondamentali: • ampiezza • frequenza • velocità • lunghezza d'onda • fase • contenuto armonico • inviluppo Queste caratteristiche permettono di distinguere una forma d'onda dall'altra. Le più importanti fra di esse sono l'ampiezza e la frequenza. I seguenti paragrafi descrivono ciascuna caratteristica.
2.2.1
L'ampiezza
Il segmento al di sopra o al di sotto della linea centrale della forma d'onda, come ad esempio la sinusoide pura in fig. 2.3 , rappresenta l'ampiezza (livello) del segnale. Maggiore è la distanza o lo spostamento dalla linea centrale, maggiori saranno le variazioni di pressione, il segnale elettrico o lo spostamento fisico ali' interno di un mezzo. L'ampiezza di una forma d' onda può essere misurata utilizzando diversi standard.
24
CAPITOLO 2
ciclo o periodo _ ______
1
l
---;---+-------'1--------.: ~ 1 l RMS-
picco
da picco a picco
Fig. 2.3
Grafico di una forma J ·onda. c un di n~rsi \al ori di ampiezza.
Il valore di picco del!" ampiezza è la misurazione del livello di segnale massimo di un'onda. positi\o o ncgati\O. c la differenza fra i !il·e/li di picco positivo e negativo del segnale è detta l'a/ore da picco a picco. Il valore RMS, o l'Cl/ore efficace, fu introdotto per arrivare a una media significativa di questi valori e per approssimarsi maggiormente al livello di segnale percepito dalle nostre orecchie. Per un'onda sinusoidale, il valore RMS è calcolato elevando al quadrato l'ampiezza dell'onda in ciascun punto della forma d'onda e poi facendo la media matematica delle radici quadrate dei risultati ottenuti. Questo valore equivale a 0,707 volte il livello di ampiezza del picco istantaneo. Dato che il quadrato di un numero, positivo o negativo, è sempre positivo, il valore RMS sarà sempre positivo. Le seguenti formule matematiche ci danno in dettaglio le relazioni esistenti fra il picco e il valore RMS di una forma d'onda. picco = ...fi ·RMS = l, 414 · rms RMS =picco: ...fi = O, 707 ·picco
2.2.2
La frequenza
La rapidità con cui un generatore acustico, un segnale elettrico o una massa vibrante ripetono un ciclo di estensione dell'ampiezza dal massimo punto positivo a quello negativo è nota come frequenza del segnale. Un'escursione completa di un'onda, che viene tracciata sull'asse dei 360° di un cerchio, è nota come ciclo (fig. 2.4). Il numero di cicli che si verificano nel periodo di un secondo (frequenza) è misurato in hertz (Hz). Nel diagramma della fig. 2.5, il valore iniziale della forma d'onda è zero. All'istante di tempo t = O, il valore ha il suo massimo positivo, per poi diminuire ripassando per il valore O. Il processo quindi si ripete. Un ciclo può iniziare in qualunque punto di grado angolare della forma d'onda; per essere completo, comunque, deve passare per la linea O e terminare in un punto che abbia la stessa direzione (positiva o negativa) allo stesso valore del punto di partenza. Perciò la forma d'onda compresa fra il valore t = O e il valore t= 2 è un ciclo, e la forma d'onda compresa fra i tempi t= l e t= 3 è anch'essa un ciclo.
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
25
go a
270"
Fig. 2.4
Un ciclo è suddiviso in 360°. picco di ampiezza positiva /
+ ro N N
·~ 01~--~----~----+---~~---+----,_----~---.•tempo E
ro
t=O
Fig. 2.5
2.2.3
t= l
t=2
t=3
t=4
'
picco di ampiezza negativa
Questo grafico rappresenta l'ampiezza della forma d'onda rispetto al tempo.
La velocità
La velocità di un'onda è la velocità alla quale essa viaggia attraverso un mezzo ed è data dali' equazione
(si assume che t2 sia successivo a t 1) m cm V è la velocità di propagazione nel mezzo d è la distanza dalla sorgente t è il tempo, in secondi Per le onde sonore il mezzo è costituito dalle molecole dell'aria; per l'elettricità dagli elettroni. La velocità dell'onda determina quanto velocemente un ciclo esatto della forma d'onda possa percorrere una distanza prefissata. Alla temperatura di 20 °C, vale a dire 70 °F, la velocità delle onde sonore nell'aria è di circa 344 metri al secondo (m/s) cioè di 1130 piedi al secondo (ft/s). Questa velocità dipende dalla temperatura e aumenta in ragione di 1,1 ft/s per ogni grado di aumento della temperatura, in gradi Fahrenheit.
2.2.4
La lunghezza d'onda
La lunghezza d'onda À è l'effettiva distanza nel mezzo fra l'inizio e la fine di un ciclo, o fra punti corrispondenti di cicli successivi; è legata alla velocità di propagazione e alla
26
CAPITOLO 2
WHzr.== 10,26 m
300Hz~ 1,026 m
Fig. 2.6
Due onde cicliche.
frequenza dalla seguente equazione:
v
Ì\=-
f
dove
è la lunghezza d'onda nel mezzo v è la velocità nel mezzo f è la frequenza, in hertz À
Il tempo impiegato per completare un ciclo è detto periodo dell'onda. Per esempio, un'onda sonora corrispondente a 30Hz compie 30 cicli al secondo oppure un ciclo ogni trentesima parte di secondo (all'incirca ogni 0,0333 secondi). Il periodo dell'onda è espresso usando il simbolo T:
T=_!_
f
dove T è il numero di secondi per ciclo. Assumendo che il suono si propaga alla velocità di 1130 ft/s, una forma d'onda a 30 Hz compirà il suo ciclo di 360° in 0,0333 secondi, il che significa una distanza di 37,6 piedi (1130 · 0,0333). Perciò si può affermare che la lunghezza di un'onda sonora con frequenza 30Hz nell'aria è di 37,6 piedi, vale a dire 10,26 m (fig. 2.6). All'aumentare della frequenza della forma d'onda, il ciclo viene compiuto in un tempo minore (il periodo dell'onda diminuisce), e il punto iniziale della forma d'onda non può compiere un percorso di pari lunghezza prima di raggiungere la fine del ciclo. La lunghezza d'onda quindi diminuisce all'aumentare della frequenza. Per esempio, il numero di cicli al secondo che si ha in un'onda di 300Hz è 10 volte quello di un'onda a 30Hz, e quindi il punto iniziale di un ciclo percorre solo un decimo della distanza, vale a dire 3,76 ft, cioè 1,026 m, prima che il ciclo si compia. Dato che i cicli possono essere misurati fra punti corrispondenti qualsiasi di forme d'onda adiacenti, è una lunghezza d'onda anche la distanza fra picchi, di forma d'onda adiacenti, che abbiano lo stesso grado relativo di rotazione angolare. La distanza fra picchi positivi e negativi dello stesso ciclo corrisponde a metà di un ciclo. Il concetto di lunghezza d'onda dimostra che la percezione dell'onda dipende sia dalla distanza dalla sorgente sia dal tempo.
2.2.5
La riflessione del suono
In modo molto simile alle onde luminose, il suono si riflette su una superficie con un angolo uguale a quello iniziale di incidenza (e in direzione opposta). Questa proprietà
27
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
tl
ff
' - - ;~ -----' -+----: ______________ _ ~-:.:.::. ~--- -+-- - -::::: ~--- -+-------- ----- ---
-..-
-
- - '---;_- -- - - -
b)
a)
---------
- - -- - - - - -
c)
Fig. 2.7
----
'"' "' _ .-- ---
-..- - - - -
--
-·-
----
d)
Onde sonore incidenti su superfici diverse. a) Superficie piana, rigida e liscia. b) Superficie convessa. c) Superficie concava. d) Angolo riflettore a 90°.
fondamentale è una delle pietre miliari del complesso studio dell'acustica. La fig. 2.7a, per esempio, mostra come un'onda sonora si rifletta su una superficie piana, solida e liscia in modo semplice e rettilineo. La fig. 2.7b mostra come una superficie convessa rifletta verso l'esterno il suono che la colpisce, disperdendolo ampiamente. Nella fig. 2.7c viene messo in evidenza che la superficie concava può servire per indirizzare il suono in un punto ben preciso, detto fuoco, mentre un angolo di 90°, come in fig. 2.7d, serve per riflettere il suono verso la direzione di provenienza originale. Ciò vale per entrambe le pareti del muro, così come vale per l' intersezione a 90° in cui si incontrano i muri e il pavimento. Questo eguale angolo dì riflessione ci può far comprendere i cambiamenti di frequenza che spesso avvengono negli angoli - e in particolar modo nelle intersezioni muro/pavimento. Ovviamente, gli angoli o le intersezioni dei muri con angoli minori o maggiori di 90° rifletteranno i segnali a seconda della loro stessa angolazione.
2.2.6
La diffrazione del suono
Il suono ha la proprietà intrinseca di diffrarsi attorno o attraverso una barriera acustica fisica. In altre parole, il suono può curvare attorno a un oggetto in maniera da ricostruire la forma d' onda originaria sia come frequenza sia come ampiezza (relativamente alla dimensione dell'ostacolo che incontra al suo passaggio). Nella fig. 2.8a si può vedere come un ostacolo che sia piccolo relativamente alla sorgente iniziale di una grande forma d' onda sia un impedimento irrilevante per il suono stesso. Questo, invece, si incurva
,
- ---------------------
. . ...... .""~'-''~ ·
28
CAPITOLO 2
~~ /~ ~~/~
;;; a)
~
~
b)
~ ~
k ' / .....--------.. ~
k /
c)
Fig. 2.8
d)
---------------
~
~
Influenza di differenti ostacoli sulla propagazione e sulla diffrazione di un suono. a) Un suono che abbia una lunghezza d' onda molto grande rispetto alle dimensioni dell'ostacolo subirà un impedimento irrilevante da parte dell'ostacolo stesso. b) Un ostacolo le cui dimensioni siano rilevanti rispetto alla lunghezza d'onda del suono costituirà un impedimento per la propagazione del segnale. c) Una piccola apertura su una parete ampia ostacola il segnale e in seguito diventa un nuovo punto sorgente di emissione per il suono. d) Una grande apertura non ostacola la propagazione del segnale.
attorno all'ostruzione in modo da ricostruire completamente la forma d'onda. La fig. 2.8b mostra come un grande ostacolo può ostacolare una notevole porzione di segnale irradiato. Passata questa ostruzione, comunque, il segnale comincia a curvarsi attorno all'area immediatamente al di là della barriera e comincia a ricostruire la forma d'onda. Nella fig. 2.8c, si può vedere come un segnale possa passare attraverso una apertura in una grande barriera. Anche se il segnale trova un grande impedimento, può nondimeno incominciare a ricostruirsi come lunghezza d' onda e ampiezza (relativamente alla dimensione dell'apertura) e può irradiarsi fuori dell'apertura come se essa fosse il punto d'origine. E infine la fig. 2.8d mostra come una grande apertura nella barriera lascia passare una grande porzione della forma d'onda senza alcun impedimento. Attraversando la barriera, la forma d'onda comincia ad incurvarsi in modo da ricostruirsi nuovamente nella sua forma originale.
2.2.7
La risposta in frequenza
Osserviamo ora la curva di risposta in frequenza di un dispositivo, quale può essere un microfono o un equalizzatore (fig. 2.9a e 2.9b). In questi casi l'asse y rappresenta l'am-
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
29
a)
b) Fig. 2.9
Curve di risposta in frequenza. a) Curva che mostra un incremento alle basse frequenze. b) Curva che evidenzia una risposta in frequenza crescente alle alte frequenze.
piezza media del segnale misurato in uscita dal dispositivo stesso; l'asse x rappresenta la frequenza (o intonazione) del segnale. Se all'ingresso del dispositivo viene inviato un segnale di ampiezza costante, rappresentata in maniera crescente dall'estremità inferiore a quella superiore della scala sull'asse x, il grafico mostra come l'ampiezza in uscita varia al variare della frequenza del segnale in ingresso. Se l'ampiezza in uscita è la stessa a tutte le frequenze, la curva sarà piatta, cioè una linea retta da sinistra a destra. Ecco da dove deriva il termine risposta in frequenza piatta. Esso indica che il dispositivo lascia passare tutte le frequenze in maniera eguale; nessuna frequenza viene enfatizzata o attenuata. Se la curva dovesse abbassarsi per alcune frequenze, si capirebbe immediatamente che tali frequenze hanno un'ampiezza inferiore rispetto alle altre, e viceversa. La curva di risposta in frequenza indica graficamente la colorazione che un dispositivo apporta a un segnale che lo attraversa.
2.2.8
La fase
Un ciclo può iniziare in qualunque punto di una forma d'onda, quindi è possibile avere due generatori d'onda che producono onde sinusoidali con la stessa frequenza e ampiezza di picco e che queste onde abbiano ampiezze diverse in qualunque istante temporale. Si dice che queste onde sono reciprocamente fuori fase. Lafase è misurata in gradi, e un ciclo può essere di viso in 360°. Di solito si considera che l'onda sinusoidale (così chiamata perché il suo andamento segue la funzione trigonometrica seno) inizi a oo con ampiezza O, aumenti fino a un massimo positivo a 90°, diminuisca fino a zero a 180° e aumenti di nuovo fino a un altro massimo (ma in direzione negativa) a 270° e ritorni nuovamente a zero a 360°. Si possono sommare forme d'onda sommando le ampiezze dei loro segnali in ciascun istante di tempo. Quando si sommano due forme d'onda che siano completamente in fase (differenza di fase 0°) e alla stessa frequenza, forma e
30
CAPITOL02
ampiezza di picco, la forma d'onda risultante ha la stessa frequenza, fase e forma ma ha ampiezza di picco doppia rispetto alle originali (fig. 2.10a). Se si prendono in considerazione due forme d'onda assolutamente uguali a quelle appena descritte, ma completamente fuori fase (differenza di fase di 180°), esse si cancellano reciprocamente quando vengono sommate. Ciò si traduce in una linea retta di ampiezza O (fig. 2.10b). Se la seconda onda sonora è solo parzialmente fuori fase (non esattamente 180° o (2n- l) · 180° fuori fase, dove n= 1,2,3 ... ), essa interferisce costruttivamente in punti in cui l'ampiezza delle due onde ha lo stesso segno (cioè entrambe sono o positive o negative). L'onda risultante ha quindi ampiezza maggiore rispetto all'onda originaria nello stesso istante di tempo, e interferisce distruttivamente nei punti in cui i segni delle due ampiezze d'onda sono opposti (fig. 2.1 Oc ). Si può dire che le onde siano in fase, o correlate, nei punti in cui i segni correlati siano gli stessi e fuori fase, o non correlate, laddove i segni siano opposti. La nJtazione di fase è il termine che descrive l'ammontare dell'avanzamento o del ritardo di un'onda rispetto ad un'altra. Esso risulta dal ritardo di tem~ po della trasmissione di una delle due onde. Per esempio, un'onda con frequenza 500Hz completa un ciclo ogni 0,002 secondi. Se si prendono due onde di 500Hz in fase e se ne ritarda una di 0,001 secondi (cioè di metà del periodo dell'onda), l'onda in ritardo seguirà l'altra di un mezzo ciclo, cioè di 180°. Il valore in gradi della rotazione di fase introdotta da un ritardo di tempo può essere calcolato mediante la seguente formula: 0
dove
=~t· f
·360°
0 è la rotazione di fase in gradi !1t è il ritardo di tempo in secondi f è la frequenza in hertz
Dalla formula si può dedurre che il valore della rotazione di fase, risultante da un tempo di ritardo prefissato, varia in maniera direttamente proporzionale alla frequenza. L'inserimento di valori di frequenza leggermente diversi mostra che per un tempo di ritardo di l millisecondo (0,001 s), la rotazione di fase seguente a diverse frequenze sarà: 25Hz, 90°; 500Hz, 180°; 1000Hz, 360°; 1500Hz, 540°- 360°= 1800; 2000Hz, 720°- (2 · 360°) = 0°; 2500Hz, 900°- (2 · 360°) = 180° e così via. Ogni 1000 Hz l'aumento è pari a un multiplo intero di 360° e quindi ritorna in fase rispetto alla frequenza originale. Qualunque aumento di 500 Hz si traduce in un incremento pari a un multiplo intero di 360° più 180°, e perciò si trova in controfase rispetto all'originale. Se si combina un segnale ad eguale ampiezza con lo stesso segnale ritardato di l millisecondo, l'ampiezza raddoppia per le frequenze con una rotazione di fase di oo e si cancella completamente per quelle frequenze che sono ruotate di fase di 180°. Le frequenze che sono ruotate di fase esattamente di 90° si combinano col segnale non ritardato con un eguale ammontare di interferenze distruttive e costruttive di fase, risultando della stessa ampiezza di ciascuna onda considerata singolarmente. Le frequenze che sono ruotate fra i 90° e i 180° presentano un numero maggiore di interferenze distruttive e danno una somma inferiore rispetto a ciascuna delle due onde considerate singolarmente. Le frequenze ruotate fra oo e 90° presentano un numero maggiore di interferenze costruttive e danno una somma maggiore rispetto a ciascuna delle due onde considerate singolarmente. Esclusi i casi oo e 180°, i segnali risultanti saranno ruotati di fase di un certo grado compreso fra i due segnali originali. Tutte le volte che un segnale segue percorsi diversi per giungere allo stesso punto,
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
31
+1
o -1 +1
+
--
o -1
a) +1
o -1 +1
+
o -1
b) +1
o -1 +1
+
-
o -1
c) Fig. 2.10
Somma di onde sinusoidali. a) Le ampiezze di onde in fase si rafforzano quando le onde sono sommate. b) Due onde di ampiezza uguale si cancellano completamente quando sono sommate con fasi diverse di 180°. c) Quando si sommano, le ampiezze di due onde parzialmente fuori fase si sommano in alcuni punti e si sottraggono in altri.
per cui l'energia presente in un percorso è ritardata rispetto a quella presente nell'altro, si ha una certa differenza di fase fra i due segnali, dipendente dalla frequenza. Se si sommano le energie dei due diversi percorsi, si creano picchi e abbattimenti nella risposta in frequenza. Questi picchi e abbattimenti si verificano perché alcune frequenze sono enfatizzate dalle differenze costruttive di fase mentre altre diminuiscono di livello a causa delle interferenze distruttive. La distanza è la principale fonte di tali ritardi di tempo.
32
CAPITOLO 2
Per esempio, se la stessa sorgente è ripresa da due microfoni posizionati a distanze diverse da essa, si avranno ritardi di tempo corrispondenti alle differenze di lunghezza dei due percorsi. Una seconda fonte di ritardi di tempo si ha quando il suono riflesso è ripreso dallo stesso microfono che riprende il suono diretto. I due segnali saranno in fase alle frequenze per cui la differenza di lunghezza di percorso è pari alla lunghezza d'onda del segnale, e fuori fase a quelle frequenze per cui la differenza di lunghezza di percorso è pari alla metà della lunghezza d'onda del segnale. Se si combinano segnali con questi ritardi di tempo si ha una risposta in frequenza alterata. Per toni continui, le differenze create dalle rotazioni di fase a diverse frequenze si verificano sia per lunghi che per brevi ritardi. Per la maggior parte dei suoni in uno studio, comunque, c'è un certo valore di ritardo di tempo al di là del quale l'interferenza non è più percepibile. A questo punto, i segnali ritardati che hanno lunghezza d'onda da 3 a 5 m (a seconda della frequenza e del contenuto armonico del suono) cominciano a sembrare una seconda sorgente sonora che genera onde in unisono all'originale. Per mantenere le interferenze soltanto al di sopra dei 20 kHz, e quindi al di fuori dello spettro audio udibile, le differenze di lunghezza di percorso devono essere minori di 0,86 cm (0,034 pollici), il che corrisponde a un ritardo di tempo di 0,03 millisecondi. Dato che questo è un valore di ritardo infinitesimale, si comprende come, virtualmente, qualunque riflessione o segnale ritardato nel tempo che abbia sufficiente livello provocherà notevoli degradazioni nella risposta in frequenza. Per evitare questa forma di distorsione, si possono sia eliminare le riflessioni sia ridurre il loro livello fino al punto in cui esse non possono dare cancellazioni udibili. Questa è una delle ragioni per cui bisognerebbe evitare di avere interferenze e rientri fra strumenti durante una registrazione. tutte le volte che sia possibile.
2.2.9
Il contenuto armonico
Fino a questo punto la discussione è stata incentrata su un'onda sinusoidale composta di una sola frequenza e che produca un suono puro con una certa intonazione. Gli strumenti musicali raramente producono onde sonore sinusoidali pure ed è un bene che sia così, altrimenti tutti gli strumenti che suonassero la stessa nota avrebbero la stessa sonorità e la musica sarebbe davvero noiosa. Il fattore che ci permette di riconoscere i diversi strumenti musicali è la presenza di molte frequenze diverse nell'onda sonora da questi
a) Fig. 2.11
Illustrazione degli armonici. a) Fondamentale (primo armonico).
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
33
b)
c)
Fig. 2.11
Illustrazione degli armonici. b) Secondo armonico. c) Terzo armonico.
emessi, oltre a quella che corrisponde alla nota suonata (e che viene detta fondamentale). Le frequenze presenti in un suono, con esclusione della fondamentale, sono dette parziali. I parziali che hanno frequenza maggiore della fondamentale sono detti parziali superiori o ipertoni. Per la maggior parte degli strumenti musicali, le frequenze degli ipertoni sono multipli interi della fondamentale e sono dette armonici. Per esempio, la frequenza corrispondente al La da concerto è 440Hz (fig. 2.1la). Un'onda sonora a 880Hz è un armonico dell'onda a 440Hz perché è il doppio della frequenza 440Hz (fig. 2.11b). In questo caso l' onda sonora a 440Hz è detta primo armonico o fondamentale, perché è pari a una volta la frequenza fondamentale, e l'onda sonora a 880 Hz è detta secondo armonico, perché è due volte la fondamentale. Il terzo armonico avrà frequenza uguale a tre volte la fondamentale, cioè 1320Hz (fig. 2.11c). Alcuni strumenti, come le campane, gli xilofoni e altri strumenti a percussione, presentano dei parziali che non sono armonicamente correlati con la fondamentale. L'orecchio percepisce i suoni con un rapporto di frequenza di 2 : l come relazionati in modo speciale con la fondamentale, e questa relazione è alla base dell' ottava musicale. Per esempio, dato che il La da concerto è 440Hz, l'orecchio sente che gli 880Hz hanno una relazione speciale con il La da concerto; vale a dire che gli 880 Hz sono il primo tono superiore ai 440 Hz che assomiglia in massimo grado al La da concerto. La nota superiore successiva che assomiglia maggiormente al La da concerto sarà quella a 1760 Hz, e
--
-------------------------------------------------------~
34
CAPITOL02
~--------+---------~--------~---------r----.
tempo
a)
b)
c) Fig.2.12
Forme d'onda semplici. a) Onda quadra. b) Onda triangolare. c) Onda a dente di sega.
perciò si dice che 880 Hz è un'ottava sopra i 440 Hz e 1760 Hz due ottave sopra i 440 Hz. Due note che abbiano la stessa frequenza fondamentale e siano suonate allo stesso tempo si dicono all'unisono, anche se esse hanno diversi armonici. L'orecchio umano non risponde a tutte le frequenze delle forme d'onda; la sua estensione è limitata alle 10 ottave e mezza che vanno da circa 15 Hz a circa 20 kHz. Alcune persone giovani riescono a sentire fino a 23 kHz, ma la risposta dell ' orecchio alle alte frequenze peggiora con l'aumentare dell'età; per esempio, poche persone al di sopra dei 60 anni possono
Fig. 2.13
Forma d' onda complessa.
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
35
sentire frequenze superiori a 8 kHz. Dato che le forme d'onda emesse dagli strumenti musicali contengono armonici con diverse ampiezze e relazioni di fase, queste forme d'onda assomigliano ben poco a quella sinusoidale di una singola frequenza. Le forme d'onda musicali possono essere suddivise in due categorie: semplici e complesse. Quelle denominate quadrate, triangolari e a dente di sega sono esempi di onde semplici che contengono degli armonici (fig. 2.12a, 2.12b, 2.12c). Tali forme d'onda sono semplici perché sono continue e ripetiti ve; un ciclo di un· onda quadra è esattamente uguale a quello successivo, e tutti sono simmetrici rispetto alla linea zero. Le caratteristiche fondamentali delle onde sonore descritte in precedenza si applicano alle onde semplici che contengono degli armonici, così come alle onde sinusoidali . Le onde complesse, d'altro canto, non necessariamente si ripetono o sono simmetriche rispetto alla linea zero. Un esempio di onda complessa (fig. 2.13) si può prendere dalla musica. Le onde complesse non si ripetono e quindi è difficile suddividerle in cicli. o farle rientrare in determinate categorie in base alla frequenza semplicemente guardando la forma d'onda. Per quanto riguarda la struttura o la complessità della forma d' onda che raggiunge il timpano dell'orecchio umano, l'orecchio interno separa i suoni nelle loro componenti sinusoidali prima di trasmettere gli stimoli al cervello. Perciò non dovremmo interessarci alla forma d'onda in sé stessa, quanto piuttosto alle componenti che ne determinano quella particolare forma, dato che queste componenti inì1uiscono sulle caratteristiche del suono e come il cervello lo percepisce. Ciò può essere illustrato facendo passare un'onda quadra attraverso un filtro passa-banda regolato in modo da lasciar passare solo una ristretta banda di frequenze in qualunque intervallo unitario di tempo. Si vedrebbe che l'onda quadra è composta dalla frequenza fondamentale più tutti i suoi armonici dispari, l'ampiezza dei quali decresce all'aumentare della loro frequenza. Nelle figure 2.14a e 2.14b si può notare come i singoli armonici dell'onda sinusoidale si combinino per formare un'onda quadra, mediante sottrazione dalla fondamentale laddove essi non siano correlati e mediante addizione laddove siano correlati. Se ci si trova ad analizzare il contenuto armonico di un violino e a paragonarlo poi con quello di una viola (se entrambi stanno suonando un La da concerto a 440 HzJ si ottengono i risultati mostrati nella fig. 2.15a e 2.15b. Si nota che il violino ha armonici che differiscono sia in estensione che in intensità rispetto a quelli della \'iola. Gli armonici presenti e le loro relative intensità determinano le caratteristiche sonore di ciascuno strumento e definiscono il timbro dello strumento. Se si cambia il bilanciamento degli armonici, cambieranno le caratteristiche sonore dello strumento. Per esempio, se nel caso del violino si diminuisse il livello degli armonici che vanno dal quarto al decimo e si eliminassero quelli superiori al decimo, il violino suonerebbe proprio come una viola. Oltre alle variazioni nel bilanciamento armonico che si possono verificare tra strumenti e tra famiglie di strumenti, è normale che sia la frequenza fondamentale sia le frequenze degli armonici cambino di direzione dal momento della loro emanazione dallo strumento, a seconda della loro posizione nell'estensione sonora dello strumento stesso. Per esempio la fig. 2.16 ci mostra i diagrammi dei principali modelli di radiazione sonora del violoncello, sia visto di lato che visto dal di sopra. Il significato degli armonici per la nostra percezione della qualità sonora fu riassunto alla perfezione da Russe) Hamm nel numero di maggio 1973 del Journal ofthe Audio Engineering Society: Le fondamentali caratteristiche della colorazione di uno strumento sono determinate dall'intensità dei primi armonici. Ciascuno degli armonici inferiori dà il suo caratteristico effetto quando è dominante, o può modificare l'effetto di un altro armonico domi n an-
36
CAPITOLO 2
r--------+---------r----•tempo
a) l
:-
f
l l l l l
b) f+ 3f 3f
c) l
-- -~
- f+3f+5f
l
~ 5f
d) Fig. 2.14
Sommando gli armonici dispari si ottiene un'onda quadra. a) Onda quadra con frequenza.{ b) Onda sinusoidale con frequenza.{ c) Somma di un'onda sinusoidale con frequenza f e di un'onda sinusoidale con frequenza 3 f di ampiezza inferiore. d) Somma di un'onda sinusoidale con frequenza/e di onde sinusoidali con frequenze 3 f e 5 f di ampiezza inferiore; si nota una certa somiglianza con un'onda quadra.
37
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
t
2
3
4
5
6 7 armonici
8
9
10
11
12
t
2
3
4
5
6 7 armonici
8
9
10
11
12
a)
b) Fig. 2.15
Disposizione degli armonici di un La da concerto a 440Hz. a) Se suonato da un violino. b) Se suonato da una viola.
te se è più rilevante di esso. Nella più semplice classificazione gli armonici sono suddivisi in due gruppi tonali: gli armonici dispari (il terzo e il quinto), rendono il suono stappato o mascherato. Gli armonici pari (il secondo, il quarto e il sesto) rendono il suono più corale o cantante. Dal punto di vista musicale il secondo armonico è un'ottava sopra la fondamentale e non è praticamente udibile, anche se contribuisce alla corposità del suono, rendendolo più pieno. Il terzo armonico è anche denominato quinta o dodicesima. Conferisce al suono una caratteristica che molti musicisti definiscono ovattata. Invece di rendere il suono più pieno, una terza molto forte lo rende più morbido. Se si aggiunge il quinto armonico oltre al terzo, il suono diventa metallico e, nel caso di un eccessivo aumento della sua ampiezza, diventa fastidioso. Un secondo armonico forte assieme ad un terzo anch'esso forte tende a far svanire la sensazione di ovattato appena descritta; se si aggiungono il quarto ed il quinto la sonorità poi si apre e diventa simile a quella di un ottone. Armonici superiori al settimo rendono il suono più definito e tagliente. Dato che questa maggiore definizione viene bilanciata dalle qualità fondamentali del suono, essa tende a rinforzare la fondamentale e conferisce al suono un attacco ben definito. Molti degli armonici di quest'ultimo tipo non hanno la stessa intonazione, cioè sono per esempio il settimo, il nono e l'undicesimo. Perciò una definizione troppo spinta può portare a un'aspra dissonanza. Dato che l' orecchio sembra essere molto sensibile agli armonici che conferiscono maggior definizione, il controllo della loro ampiezza è di fondamentale importanza. Lo studio del suono di una tromba dimostra che l'effetto di definizione è correlato direttamente con il volume a cui si suona. Suonare con una tromba la stessa nota forte o piano non comporta una grande diffe-
38
CAPITOL02
200Hz
250Hz
300Hz 350+500 Hz
800Hz
1t
400+600 Hz
800+ 1000 Hz
Fig. 2.16
2000+5000 Hz
Diagramma di emissione di un violoncello. visto di lato (parte sinistra della figura) e dali' alto (parte destra).
renza nell'ampiezza della fondamentale e degli armonici più bassi, ma si vede che l'ampiezza del sesto armonico aumenta o diminuisce in maniera quasi proporzionale all'intensità dell'emissione. Tale bilanciamento della parte esterna di un suono è un segnale di intensità che ha importanza critica per l'orecchio umano. Dato che il bilanciamento relativo degli armonici di uno strumento è così importante per il suono dello strumento stesso, la risposta in frequenza di microfoni, amplificatori, monitor e di tutti gli altri elementi che il segnale incontra nel suo percorso, può influenzare il timbro o il bilanciamento armonico del suono. Se la risposta in frequenza non è piatta, il timbro del suono ne risulterà cambiato; per esempio se si amplificano le alte frequenze in maniera minore rispetto alle basse e alle medie, il suono risulterà più smorzato del necessario. Gli equalizzatori possono essere usati per variare il timbro degli strumenti, variando perciò l'impressione soggettiva che producono sull'ascoltatore.
2.3
L'inviluppo
Il timbro non è l'unica caratteristica che permette la differenziazione fra strumenti musicali. Ciascuno strumento ha il suo inviluppo caratteristico che va considerato insieme al timbro e determina il suono particolare dello strumento stesso. L'inviluppo di una forma d'onda descrive la variazione di intensità e può essere rappresentato graficamente unendo fra di loro i punti di picco con la stessa polarità per una serie di cicli. L'inviluppo di un segnale acustico è composto di tre sezioni: attacco, dinamiche interne e decadimento. L'attacco descrive il modo in cui un suono inizia e aumenta di intensità; le dinamiche interne sono gli aumenti e le diminuzioni di volume e il mantenimento (sustain) dopo il periodo iniziale; con decadimento (finale) si intende il modo in cui il suono cessa. Ciascuna di queste sezioni ha tre variabili: durata nel tempo, ampiezza e variazioni di ampiezza nel tempo. La fig. 2.17 a mostra l'in viluppo di una nota di clarinetto.
lL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
39
a) A
b)
A B
Legenda: A= Attacco iniziale. B = Decadimento iniziale. C= Sustain (o dinamica interna). D = Decadimento finale.
c)
Fig. 2.17
Forme d'onda di alcuni strumenti musicali. a) Inviluppo di un clarinetto. b) In viluppo di un rullante. c) Inviluppo di un piatto.
I tempi di attacco e di decadimento sono lunghi e le dinamiche interne sono essenzialmente un sustain, che dà un suono pastoso e fluente. La fig. 2.17b mostra l'inviluppo di un colpo di rullante. Si nota subito che l'attacco iniziale ha una ampiezza molto maggiore rispetto alle dinamiche interne, e che l'attacco, il decadimento iniziale e il decadimento final e sono veloci, determinando quindi un suono con l'attacco ben definito, caratteristica tipica dei suoni percussivi brevi. Un colpo sui piatti della batteria, come si
40
CAPITOLO 2
vede in fig. 2.17c, ha un attacco veloce di grande ampiezza molto simile a quello del rullante, con un decadimento iniziale veloce ed ha un sustain più lungo e un decadimento finale più lungo, che combinano un impulso sonoro ben definito con un prolungamento brillante e gradevole. Una nota di organo elettrico ha un attacco e un decadimento molto veloci ed un'ampiezza interna costante, a meno che non si usi il pedale del volume per variare l'inviluppo. Esso può produrre una gamma sonora che varia da un click, se il sustain è molto breve, fino a sonorità molto pastose, se i tempi di attacco e di decadimento sono resi più lunghi dal pedale del volume. Gli inviluppi che presentino tempi di attacco molto brevi, seguiti da decadimenti iniziali veloci, si dicono suoni percussivi o spinti, mentre quelli che hanno attacco e decadimento più lunghi hanno sonorità più morbide e dolci. È importante notare che il concetto di inviluppo fa riferimento a valori di picco della forma d'onda, mentre la percezione umana dell'intensità sonora è proporzionale all'intensità media in un certo periodo di tempo. Perciò le porzioni dell'inviluppo che hanno grande ampiezza non faranno suonare forte uno strumento a meno che questa grande ampiezza non venga mantenuta per un tempo sufficiente. Brevi sezioni a grande ampiezza contribuiscono alle caratteristiche del suono piuttosto che all'intensità. Mediante l'uso di una strumentazione di controllo dell'ampiezza, come ad esempio i compressori, i !imitatori e gli expander, le caratteristiche del suono di uno strumento possono essere cambiate, variando l'inviluppo e non il timbro. L'inviluppo di una forma d'onda generata da uno strumento elettronico è simile, per la maggioranza delle caratteristiche, al suo gemello acustico e viene anch'esso misurato in base al suo attacco iniziale, al tempo di decadimento (dall'attacco iniziale), al tempo di sustain e al tempo di rilascio finale. Di solito viene indicato con la sigla abbreviata ADSR.
2.4
I livelli di sensazione sonora: i dB
L'orecchio opera su un'estensione di energia di circa 10 13 : l (10.000.000.000.000: 1)un' estensione molto ampia. Essendo questa difficile da esaminare, si è adottata una scala logaritmica per comprimere le misure in valori più facilmente utilizzabili. Il sistema usato per la misura del livello di pressione sonora (SPL), il livello di segnale e i cambiamenti nel livello di segnale è il decibel (dB). Per comprendere cosa sia il decibel, si devono innanzitutto prendere in esame i logaritmi e le scale logaritmiche (fig. 2.18a e 2.18b). Il logaritmo (log) è una funzione matematica che riduce un numero molto grande in uno più piccolo e più maneggevole; dato che aumenta in maniera esponenziale, esprime il nostro senso della percezione in modo più fedele rispetto alle curve lineari. Il logaritmo di un numero è quel numero che, se applicato a l O come esponente, dà il numero stesso. Il logaritmo del valore 2 può essere memorizzato, preso da una tabella o trovato mediante una calcolatrice; ma quando il numero è una potenza intera di 10, il valore de] logaritmo può essere trovato facilmente, scrivendo il numero in forma esponenziale: il logaritmo sarà l'esponente. Per esempio, il numero 10.000 è, in forma esponenziale, 104 e quindi il suo logaritmo (in base 10) è 4. log 2 = 0,3 log l= O log 10 =l log 100 = 2 log 1000 = 3
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
41
a) tempo
.Q Q5 -~
b)
Fig. 2.18
tempo
Scala lineare e scala logaritmica. a) Lineare. b) Logaritmica.
I valori dei logaritmi sono negativi per potenze di l O minori di l . Per esempio: log 0,1 =-l log 0,01 = -2 log 0,001 = -3 I seguenti due paragrafi che riguardano il livello di pressione sonora e il livello di segnale sono presi dall'Appendice al volume Practical Recording Techniques scritto da Bruce e Jenny BartJett (Howard W Sams & Co.,1992).
2.4.1
Il livello di pressione sonora
Il livello di pressione sonora è definito come la pressione esercitata dalla massa d'aria messa in vibrazione dal suono, misurata in un punto, solitamente in dB SPL. Maggiore è il livello di pressione sonora, più forte sarà il suono (fig. 2.19). Il suono più debole che si possa udire, la cosiddetta soglia di udibilità, è pari a O dB SPL; la conversazione di media intensità a 30 cm è 70 dB SPL; il livello di ascolto medio dell'impianto stereo domestico è di 85 dB SPL: la soglia del dolore (vale a dire un suono di intensità tale che l'orecchio non riesce a sopportare) è circa 140 dB SPL.
42
CAPITOLO 2
Fig. 2.19
Tabella dei livelli di pressione sonora.
Il livello di pressione sonora in decibel è pari a 20 volte il logaritmo del rapporto delle pressioni di due suoni:
.
p
dB SPL = 20/ogpref
dove
P Pref
2.4.2
è la pressione sonora espressa in dine/cm2 è la pressione sonora di riferimento che vale 0,0002 dine/cm2 (soglia di udibilità)
Il livello del segnale
Anch'esso è misurato in decibel. Il livello in decibel è 10 volte il logaritmo del rapporto di due livelli di potenza:
dB=10log -
p
pre.f
dove
P Pref
è la potenza espressa in watt è la potenza di riferimento espressa in watt
Di recente è divenuto di uso comune riferirsi ad un rapporto di tensioni:
v
dB=20log - Vref
dove
V vref
è la tensione rilevata è la tensione di riferimento
Questa espressione è matematicamente equivalente alla precedente, dato che la potenza è pari al quadrato della tensione diviso per la resistenza del circuito:
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
43
~ dB=lOlogp2
v?
=l0log-1V2 2
v;
=20logV2 I livelli di segnale in decibel possono essere espressi in molti modi: quelli più usati sono dBm, dBu, dBv e dBV. dBm: decibel riferiti ad l m W dBu o dBv: decibel riferiti a 0,775 V (di solito si preferisce dBu) dBV: decibel riferiti a l V Le considerazioni seguenti spiegano ciascuna di queste espressioni. Se si misura la potenza di un segnale, l'unità logaritmica da usare è il dBm: p
dBm=lOlogPref
dove
P p ref
è la potenza misurata è la potenza di riferimento, cioè l m w
Per esempio, per convertire 0,01 W in dBm si esegue il seguente calcolo: p 0,01 dBm = lOlog- = 10log-- =lO pref 0,001 Quindi alla potenza di 0,01 W corrispondono 10 dBm. Convertiamo ora 0,001 W, cioè l mW, in dBm: p
dBm=10log. P,·ef
=lOto 0,001 g 0,001 =0 Quindi O dBm = lmW. Una tensione che impone ad una resistenza la potenza di 1 mW corrisponde a O dBm. Si può scrivere:
y2 O dBm=R =1 rnW
44
CAPITOL02
dove
V R
è la tensione ai capi della resistenza, in volt è la resistenza, in ohm
Per esempio, a 0,775 V su 600 Q corrispondono O dBm; anche a l V su 1000 Q corrispondono O dBm. Alcuni voltmetri sono calibrati in dBm e la lettura del meter in dBm è accurata solo quando si effettuano misurazioni su 600 Q. Per avere una misura accurata in dBm, bisogna misurare la tensione e la resistenza del circuito e quindi usare la seguente equazione:
(v 2 1R)
dBm = l 0/og--'-----'0,001 Un'altra unitù di misura è il dBu o dBv. Significa decibel riferiti a 0,775 volt. Il valore 0.775 V deriva da O dBm. O dBm = 0,775 V su 600 Q, dove 600 Q è l'impedenza standard delle connessioni audio. Perciò:
v
dBu= 20/og~d dove vref= 0,775
v
Anche il livello di segnale è misurato in dBV, o decibel riferiti ad l V. L'equazione relativa è la seguente:
dBV=20log -
v
V,er
dm e
vre/ è
l
v
Per esempio. convertiamo l m V in dBV:
v
dBV=20logV,ef =
20/oo 0,001 ,., 1
=
-60
Quindi l mV = - 60 dBV (60 decibel al di sotto di l V). Ora convertiamo l V in dBV, come qui di seguito:
l dBV = 20/og1
Quindi l V= O dBY. Per convertire i dBV in tensione, usiamo la formula V=
}()(dBY /20)
45
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
2.5
L'orecchio
Una sorgente sonora emette onde che causano una alternanza di compressioni e rarefazioni nell'aria compresa fra la sorgente e l'ascoltatore, e queste compressioni e rarefazioni provocano fluttuazioni della pressione al di sopra e al di sotto del normale livello della pressione atmosferica. L'orecchio è un trasduttore estremamente sensibile che risponde a queste variazioni di pressione mediante una serie di processi correlati che si verificano all'interno dell'organo uditivo. Quando arrivano ali' ascoltatore, le onde di pressione sonora sono raccolte nel canale auricolare tramite la parte esterna dell'orecchio, detta pinna, e poi indirizzate al timpano, che è una membrana tesa (fig. 2.20). Le onde sonore sono poi trasformate in vibrazioni meccaniche e trasferite alla parte interna dell'orecchio mediante tre ossicini detti martello, incudine e staffa. Questi ossicini si comportano come un amplificatore (aumentando in maniera significativa le vibrazioni trasmesse loro dal timpano) e anche come protezione (riducendo il livello dei transienti sonori più elevati, come i tuoni o le esplosioni). Le vibrazioni sono poi trasferite alla coclea - un organo di forma tubolare, simile a una chiocciola, che contiene due camere riempite di un liquido; le vibrazioni trasmesse alle ciglia bagnate dal liquido (le quali rispondono alle diverse frequenze a seconda della loro posizione lungo l'organo) si traducono in stimolazioni neurali che ci danno la sensazione uditiva. La perdita dell'udito si ha generalmente quando queste ciglia sono danneggiate o si deteriorano a causa dell'età.
c d
a. orecchio esterno b. timpano c. coclea d. pinna
Fig. 2.20
Orecchio esterno. medio e interno.
46
2.5.1
CAPITOLO 2
La soglia di udibilità
Si usa in riferimento ai dB SPL ed è la pressione sonora minima che possa produrre il fenomeno dell'udito nella maggioranza delle persone. È pari a 0,0002 microbar, essendo un microbar la milionesima parte della pressione atmosferica normale, il che ci fa capire l'estrema sensibilità dell'orecchio. In effetti, se l'orecchio fosse ancora più sensibile, si riuscirebbe ad ascoltare persino il movimento delle molecole dell'aria. Se si riferiscono i livelli di pressione sonora a 0,0002 microbar, questo livello di soglia è di solito indicato con O dB SPL. La soglia di udibilità è definita anche come il livello di pressione sonora, per una specifica frequenza, che un individuo medio riesce a percepire solo nel 50% dei casi.
2.5.2
La soglia della sensibilità
È il livello di pressione sonora che provocherà un fastidio nel 50% dei casi e si verifica a un livello di circa 118 dB SPL, fra le frequenze di 200 Hz e l O kHz.
2.5.3
La soglia del dolore
Il livello di pressione sonora che provoca una sensazione dolorosa nel 50% delle persone è detto soglia del dolore e corrisponde ad un valore di 140 dB SPL, nel range di frequenze da 200Hz a IO kHz. La fig. 2.21 mostra i livelli in SPL usuali per diversi eventi sonori; questi livelli sono pesati per tenere conto della ridotta sensibilità umana alle basse frequenze.
2.6
La percezione uditiva
L'orecchio umano non è lineare e quindi produce una distorsione armonica quando è sottoposto ad onde sonore al di sopra di una certa intensità. La distorsione armonica è il prodotto di forme d'onda che non esistono nel segnale originale; perciò l'orecchio può interpretare un'onda sinusoidale di l kHz di notevole intensità come una combinazione di onde di l kHz, 2 kHz, 3 kHz e così via. Anche se l'orecchio è in grado di percepire gli armonici superiori di un violino, se il livello di ascolto è sufficiente, produce però armonici aggiuntivi, modificando il timbro percepito dello strumento; ciò significa che un suono ascoltato a un livello molto alto può essere completamente diverso se ascoltato a un livello molto basso. I termini lineare e non lineare sono usati per descrivere le caratteristiche dell'ampiezza in uscita rispetto a quella in entrata di trasduttori e di processori di segnale. Un dispositivo o un mezzo lineari hanno lo stesso rapporto fra Je ampiezze in ingresso e in uscita a qualsiasi livello di segnale; per esempio, se un amplificatore è lineare, raddoppiando l'ampiezza del segnale in ingresso si raddoppierà l'ampiezza del segnale in uscita, indipendentemente dal livello originale del segnale in ingresso. Se invece per alcuni livelli di segnale, raddoppiando l'ampiezza del segnale in ingresso l'ampiezza del segnale in uscita varia in un rapporto maggiore o minore di 2, l'amplificatore sarà definito non lineare a tali ampiezze. L'uso del termine lineare deriva dal grafico delle caratteristiche di trasferimento del dispositivo in questione; lineare significa che la funzione rappresentativa è una linea retta, mentre non lineare significa che presenta tratti curvilinei o ci sono uno o più angoli in essa. Un dispositivo può avere regioni
47
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
}.
Livelli sonori usuali (con pesatura A) Ad una data distanza dalla sorgente sonora
Livello di riferimento 2 in decibel: 20 ~-tN/m
Ambiente considerato
140 sirena, 50 HP, a 30 m
l l 120 l 11 o l 100 130
area di scarico di una fonderia
sega a nastro* o martello pneumatico a punta* industria tessile* o treno in metropolitana, a 6 m
l
martello pneumatico, a 15 m
90
treno merci, a 30 m o aspirapolvere, a 3 m o conversazione, a 30 cm
80
trasformatore di grandi dimensioni, a 60 m
l l 70 l 60 l 50 l
40 lieve sussurro, a 15 cm
l 30
l 20
jet in fase di decollo, a 60 m macchina chiodatrice * caldaia elettrica stanza con caldaia o macchina da stampa stanza di stampaggio cataloghi vicinanze di una strada di grande
interno di un'auto da corsa scorrimento o grande magazzino o ufficio pubblico ufficio privato o traffico non intenso a 30 m o ambiente domestico (media) !livelli minimi rilevati di notte nelle zone residenziali (di Chicago) studio di registrazione studio per colonne sonore
l 10 soglia dell'udibilità, per persone giovani, fra 1000 e 4000 Hz
l
o
*rilevati nella posizione dell'addetto
Fig. 2.21
Livelli sonori usuali, in SPL, per eventi sonori comuni. Il livello di riferimento di 20 f..lNfm2 è equivalente a 0,0002 microbar, vale a dire 0,002 dyne/cm2. (Fonte: Generai Radio Company)
operative sia lineari che non lineari; limitando l'operati vità alle sezioni lineari si evita qualunque distorsione. Oltre al fatto di non essere lineare rispetto all'ampiezza, la risposta in frequenza dell 'orecchio (cioè il timbro percepito) cambia secondo l'intensità del segnale recepito. Su molti preamplificatori ad alta fedeltà si trovano dei pulsanti per il loudness, il cui scopo è quello di cercare di compensare la diminuzione di sensibilità dell' orecchio per suoni di bassa frequenza e bassa intensità. In fig. 2.22 sono rappresen-
48
CAPITOL02
120
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frequenza (Hz)
Fig. 2.22
Curve isofoniche di Fletcher e Munson, relative a toni puri, percepiti da un ascoltatore medio.
tate le curve isofoniche di Fletcher e Munson; indicano la risposta media dell'orecchio in funzione della frequenza a diversi livelli di intensità. La parte orizzontale della curva indica il livello di pressione sonora necessario per dare la stessa sensazione di intensità a diverse frequenze. Perciò, per eguagliare l'intensità di un suono ad 1,5 kHz a 110 dB SPL (che è il li vello sonoro di solito prodotto dal clacson di un'auto alla distanza di l metro), un suono a 40Hz deve avere un livello di pressione sonora superiore di 12 dB, mentre un suono a 10 kHz deve essere superiore di 8 dB rispetto al suono a l ,5 kHz, affinché sembrino alla stessa intensità sonora. A 50 dB SPL (livello di rumorosità medio di un ufficio), il livello di un suono a 30Hz deve essere di 30 dB superiore e quello di un suono a 10kHz deve essere superiore di 14 dB rispetto al suono a 1,5 kHz, per essere percepiti alla stessa intensità sonora. Perciò, se un brano di musica è ascoltato a 110 dB SPL, e suona ben bilanciato, lo stesso brano sembrerà mancare di bassi e di alti se ascoltato a un livello di 50 dB SPL. Partendo dal presupposto che i cambiamenti nel bilanciamento apparente delle frequenze sono meno evidenti immediatamente al disopra o al di sotto di 85 dB SPL rispetto a qualunque altro livello, questo valore sembra essere il livello medio di ascolto ideale. Per esempio, se il livello di ascolto è di 120 dB SPL, e si ritiene soddisfacente il bilanciamento musicale, si noterà che, al diminuire del livello di ascolto, la risposta dell'orecchio alle basse frequenze diminuisce e quindi i bassi sembreranno meno marcati; se si abbassa ulteriormente il livello di ascolto, i bassi tenderanno a scomparire e diminuirà parimenti la sensibilità dell'orecchio alle frequenze alte. Tali livelli percepiti di intensità sono rappresentati per livelli di pressione sonora relativamente alla frequenza di 1000Hz. Perciò un mixaggio fatto a 120 dB SPL sembrerà mancante di bassi, distante e smorto se riascoltato a livelli inferiori; se si fa il monitoraggio del mix a 100 dB SPL e si è soddisfatti del bilanciamento, la diminuzione del livello di monitoraggio darà ancora
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
49
una volta una diminuzione della chiarezza percepita, anche se in grado minore. Se si effettua il monitoraggio a 85 dB SPL e si è soddisfatti del bilanciamento, si potrà riascoltare il mix a qualunque livello fra i 60 e i 90 dB SPL, notando piccolissime variazioni nel bilanciamento stesso, se non per parti molto alte o molto basse dello spettro delle frequenze in cui i cambiamenti sono minori di 5 dB. Per convenienza il livello di ascolto domestico è di solito compreso fra i 75 e gli 85 dB SPL, e anche per questo motivo il livello di 85 dB SPL può essere considerato appropriato per il mixaggio. L'intensità di un suono può anche influire su li' intonazione che l'orecchio percepisce. Per esempio, se si aumenta l'intensità di un suono a 100Hz da 40 a 100 dB SPL, l'orecchio percepisce una diminuzione dell'intonazione di circa il 10%; per lo stesso aumento del livello di pressione sonora a 500 Hz l'intonazione cambia del 2%. Questo è il motivo per cui i musicisti trovano difficile accordare i propri strumenti se li ascoltano in cuffia, perché le cuffie producono spesso un livello di pressione sonora maggiore di quello che ci si aspetta. Come risultato della non linearità dell'orecchio, i toni possono interagire fra di loro piuttosto che essere percepiti come separati; si verificano tre effetti di interazione: i battimenti, le frequenze di intermodulazione e il mascheramento. Questi tre effetti sono descritti nei paragrafi che seguono.
2.6.1
I battimenti
Due toni che presentano piccolissime differenze di frequenza e hanno approssimativamente la stessa ampiezza produrranno, per l'orecchio, dei battimenti (variazioni ripetitive di volume) proporzionalmente alla differenza di frequenza fra i due toni. Il fenomeno dei battimenti può essere d'aiuto nell'accordare gli strumenti, dato che i battimenti stessi diminuiscono di intensità fino a fermarsi man mano che le due note si avvicinano e raggiungono la stessa frequenza. In un pianoforte perfettamente accordato non tutte le note hanno la stessa accordatura, e l'accordatore dovrà scordare leggermente lo strumento basandosi sulle relazioni fra i battimenti. Tali battimenti sono il risultato dell ' incapacità del!' orecchio umano di separare note con intonazioni vicinissime. La sintesi risultante in una terza onda rappresenta la somma delle intensità delle due onde quando sono in fase e la differenza quando sono fuori fase.
2.6.2
Le frequenze di intermodulazione
Si hanno quando due toni di notevole intensità differiscono fra di loro di più di 50 Hz; l'orecchio produce un numero di toni aggiuntivi che è uguale sia alla somma sia alla differenza dei due toni originali e anche alla somma e alla differenza dei loro armonici. Per calcolare questi toni si usano le seguenti formule: frequenze dei toni differenza = frequenze dei toni somma = dove
~ -
f2
.1; + f 2
.f1 e f 2 sono numeri interi positivi
I toni differenza sono facilmente percepibili quando sono al di sotto delle frequenze di entrambi i toni originali ; per esempio, 2000 e 2500 Hz producono un tono differenza di 500Hz.
50
2.6.3
CAPITOLO 2
L'effetto mascheramento
È l'effetto per il quale segnali ad alto volume impediscono l'ascolto di segnali a volume inferiore. L'effetto mascheramento maggiore si ha quando la frequenza del suono e quella del rumore mascherante sono molto vicine. Per esempio, un tono di 4 kHz riuscirà a mascherare uno di 3,5 kHz ma influirà poco sull'udibilità di un tono di l kHz di basso volume. L'effetto mascheramento può essere causato anche dagli armonici del tono mascherante, cosicché un tono di l kHz con un armonico molto forte a 2 kHz riuscirà a mascherare un tono di 1,9 kHz. Questo fenomeno è una delle ragioni principali per cui il posizionamento all'interno dell'immagine stereo e l'equalizzazione sono così importanti nel procedimento di mixaggio. Uno strumento che abbia di per sé una sonorità molto fine potrà essere completamente mascherato o subirà variazioni di caratteristiche da parte di uno strumento di timbro simile ma di emissione sonora molto più intensa. Può essere necessaria una equalizzazione per variare la sonorità dello strumento in maniera sufficiente per evitare il mascheramento.
2.6.4
La percezione della direzione
Un orecchio soltanto non riesce a discernere la direzione da cui proviene un suono; per fare ciò sono necessarie entrambe le orecchie. La capacità delle due orecchie di individuare una sorgente sonora in uno spazio è detta localizzazione spaziale o binaurale. Questo è l'effetto risultante dall'utilizzo delle tre seguenti informazioni percepite dalle orecchie: • differenze di intensità fra le orecchie • differenze di tempi di arrivo alle orecchie • influenza della pinna (parte esterna dell'orecchio) I suoni di frequenze medie e alte provenienti dalla parte destra arrivano all'orecchio destro con un li vello di intensità superiore rispetto all'orecchio sinistro, provocando quindi una differenza di intensità fra orecchie. Tali differenze si verificano perché la testa funge da ombra acustica permettendo solo ai suoni riflessi dalle superfici circostanti di raggiungere l'orecchio sinistro (fig. 2.23). Dato che i suoni riflessi fanno un percorso più lungo e perdono energia ad ogni riflessione, l'intensità del suono percepito dall'orecchio sinistro risulta ridotta e il cervello comprende che il suono derivante proviene dalla destra. Questo effetto non assume grande importanza per le basse frequenze, le cui lunghezze d· onda sono molto superiori al diametro della testa e possono facilmente curvarsi attorno alla sua ombra acustica. Un altro metodo di localizzazione noto come differenze di tempi di anivo fra orecchie, è usato alle basse frequenze. Sia nella fig. 2.23 sia nella 2.2-+. sono i llustrate piccole differenze di percorso delle onde sonore, dato che la lunghezza del percorç,o per giungere fino all'orecchio sinistro è leggermente superiore a quella del percorso fino all'orecchio destro. La pressione sonora è quindi recepita all'orecchio sinistro in un istante di tempo successivo rispetto all'orecchio destro; questo metodo di localizzazione, in combinazione con le differenze di intensità fra le orecchie, ci dà le informazioni per la localizzazione laterale sull'intero spettro udibile. Le informazioni relative all'intensità ed ai ritardi ci permettono di capire l'angolazione da cui proviene un suono, ma non se un suono si origina da davanti, da dietro o da sopra. La pinna (fig. 2.25), comunque, usa due rilievi che riflettono il suono incidente nell'orec-
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
51
sorgente sonora
(~ ombra acustica
Fig. 2.23
L'ombra acustica data dalla testa provoca differenze di intensità percepita dalle orecchie, per frequenze medie e alte.
sorgente sonora
~
Fig. 2.24
Differenze interaurali di tempi di arrivo, per basse frequenze.
52
CAPJTOL02
chio: tali rilievi introducono dei ritardi di tempo fra il suono diretto (che raggiunge l'ingresso del canale uditi vo) e il suono riflesso dai rilievi stessi (che varia a seconda della posizione della sorgente). È interessante notare che da una posizione anteriore fino a 130° rispetto ali' asse non ci possono essere riflessioni da parte dei rilievi della pinna, perché esse vengono bloccate dalla pinna stessa. I suoni non riflessi che sono in ritardo di un tempo compreso fra O e 80 microsecondi saranno percepiti come se si originassero da dietro. Il secondo rilievo produce ritardi fra i 100 e i 330 microsecondi, corrispondenti a una sorgente collocata entro il piano verticale. Le riflessioni ritardate da entrambi i rilievi si combinano con il suono diretto per dare le caratteristiche colorazioni della risposta in frequenza che sono dovute a interferenze di fase distruttive e costruttive a frequenze diverse fra loro. Il cervello è in grado di comparare queste colorazioni in ciascun orecchio e usare queste informazioni per determinare la localizzazione della sorgente. Piccoli movimenti della testa forniscono ulteriori informazioni posizionali, dovute alla mutevole prospettiva della sorgente. Comunque queste ultime informazioni sono meno importanti rispetto alle altre localizzazioni. Se non ci sono differenze fra ciò che percepisce l'orecchio destro e quello che percepisce l'orecchio sinistro, il cervello ritiene che la sorgente sia alla stessa distanza rispetto a ciascun orecchio. È questo fenomeno che permette ai fonici di posizionare un suono non solo nel monitor destro o in quello sinistro, ma anche fra i due monitor in maniera monofonica. Inviando lo stesso segnale ai due monitor, il cervello
rilievo 1
Fig. 2.25
La pinna e i suoi rilievi riflettenti, utili per acquisire informazioni sulla posizione verticale delle sorgenti sonore.
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
completamente a sinistra
Fig. 2.26
t
in centro
53
L_ a metà fra centro ed estrema destra
Indirizzamento tramite panpot, per determinare la collocazione spaziale.
percepisce il suono in maniera identica fra le due orecchie e ne deduce che la sorgente sonora proviene da una posizione perfettamente centrale rispetto ali' asco! tatore. Cambiando il livello proporzionalmente in ciascun monitor, il fonico cambia le differenze di intensità fra le orecchie e perciò riesce a creare l'illusione che la sorgente sonora sia posizionata fra i due monitor in una qualunque posizione egli desideri; questa tecnica di posizionamento è detta panning (fig. 2.26). Anche se è il metodo più ampiamente usato, non è quello più efficace, dato che solo gli ascoltatori equidistanti dai due monitor percepiranno l'effetto desiderato. Un ascoltatore che fosse posizionato molto vicino al monitor di sinistra tenderà a posizionare la sorgente sonora come proveniente da quella direzione, anche se il segnale è stato indirizzato a destra tramite il pan. Il fonico può usare altri sistemi di localizzazione molto più efficaci, come ad esempio il delay digitale (DDL), il variatore di fase, filtri o tecniche di microfonaggio stereofonico per assegnare un punto di localizzazione fra i due monitor.
2.6.5
La percezione dello spazio
Oltre a riconoscere la direzione del suono, l'orecchio ed il cervello interagiscono per riuscire a percepire la distanza e la sensazione fisica dello spazio acustico in cui un evento sonoro si verifica. Quando viene generato, un suono si propaga dalla sorgente verso tutte le direzioni. Gli angoli di propagazione sono determinati dalla natura della sorgente; una parte del suono raggiunge l'ascoltatore direttamente, senza incontrare alcun ostacolo. Una parte molto maggiore viene propagata in direzione delle molte superfici che racchiudono il luogo dove si verifica il fenomeno sonoro; se queste superfici sono riflettenti, rimandano il suono verso l'interno della stanza, e alcune di queste riflessioni raggiungeranno l'ascoltatore; se le supetfici sono assorbenti, solo una piccola parte di energia verrà riflessa verso l'ascoltatore. Il suono viaggia nell'aria a una velocità costante di 344 mis (vale a dire 1130 ftls), e le onde che si muovono in linea retta verso l'ascoltatore, percorrendo un cammino più breve, raggiungono l'ascoltatore stesso per prime; questo è detto suono diretto. Le onde che vengono riflesse dalle superfici circostanti devono percorrere un cammino più lungo per raggiungere l'ascoltatore e perciò arriveranno dopo il suono diretto. Queste onde formano quello che viene definito suono riflesso il quale, oltre ad essere in ritardo, può anche arrivare da direzioni diverse rispetto al suono diretto. Come risultato di queste distanze aggiuntive percorse, l'orecchio percepisce un suono a volte anche dopo che la sorgente ha cessato di emetterlo. Le superfici altamente riflettenti assorbono, ad ogni riflessione, una porzione di energia più
54
CAPITOL02
piccola e consentono al suono di persistere più a lungo dopo che la sorgente cessa di emettere, rispetto a superfici più assorbenti che dissipano l'energia dell'onda. Il suono che viene percepito in una stanza può essere suddiviso in tre categorie che si verificano in tempi successivi: suono diretto, prime riflessioni e riverberazione (fig. 2.27). Il suono diretto determina la nostra percezione della posizione e della dimensione della sorgente sonora e trasmette il vero timbro della sorgente. L'ammontare di assorbimento che si verifica quando il suono viene riflesso da una superficie non è uguale a tutte le frequenze; perciò il timbro del suono riflesso è influenzato dalle caratteristiche della superficie che ha incontrato. Le prime riflessioni raggiungono l'orecchio entro 50 millisecondi dal suono diretto; queste riflessioni sono il risultato di onde che hanno incontrato poche superfici prima di arrivare all'ascoltatore, e possono giungere da direzioni diverse rispetto al suono diretto. L'intervallo di tempo che intercorre fra l'ascolto del suono diretto e l'inizio delle prime riflessioni fornisce informazioni sulla dimensione della stanza in cui si verifica l'evento sonoro. Più lontane sono le superfici rispetto all'ascoltatore, maggiore sarà il tempo che il suono impiega per raggiungerle e per venire poi riflesso verso l'ascoltatore stesso. Il fenomeno acustico noto col nome di effetto precedenza o effetto Haas elimina la nostra percezione delle prime riflessioni fino ad un valore compreso fra gli 8 e i 12 dB, a seconda dell'intervallo di tempo che intercorre fra i1loro arrivo all'orecchio e quello del suono diretto. L'effetto Haas si applica in maniera eguale, sia che si prenda in considerazione una sorgente sonora e la sua riflessione, sia due sorgenti sonore separate - per esempio due monitor - che emettano lo stesso suono. Il suono apparirà generarsi nella prima sorgente anche se la sorgente in ritardo ha un'intensità di 8+ 12 dB maggiore.
10
1000 ms
*
*
\qf suono diretto
Fig. 2.27
suono riflesso
riverberazione
Campo sonoro generato nella posizione dell'ascoltatore, in uno spazio chiuso.
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
55
Un altro aspetto dell'effetto precedenza è detto fusione temporale. Le prime riflessioni che giungono all'orecchio umano entro 30 mi li isecondi dal suono diretto, oltre a risultare non udibili, sono effettivamente fuse con il suono diretto stesso. L'orecchio umano non riesce a distinguere separatamente suoni che si verifichino molto ravvicinati nel tempo e considera le riflessioni come parte del suono diretto. Il limite di tempo di 30 millisecondi per la fusione temporale non è assoluto; dipende piuttosto dall'inviluppo del suono. La fusione si interrompe a 4 millisecondi nel caso di transienti, anche se può arri vare fino a 80 millisecondi nel caso di suoni che cambiano lentamente, come ad esempio il legato dei violini. Nonostante le prime riflessioni siano soppresse e risultino amalgamate con il suono diretto, esse modificano la nostra percezione del suono, rendendolo più pieno e più intenso. I suoni che raggiungono l'ascoltatore in un istante successivo a 50 millisecondi dopo il suono diretto, sono stati riflessi da un numero tale di superfici diverse che cominciano a raggiungere l'ascoltatore in un flusso virtualmente continuo e da tutte le direzioni. Queste riflessioni ravvicinate sono dette riverberazione; la riverberazione è caratterizzata da una diminuzione graduale di ampiezza e dal fatto che conferisce calore e corposità al suono; inoltre contribuisce anche alla sua intensità. A causa delle numerose riflessioni, il timbro della riverberazione è molto diverso rispetto al suono diretto, e la differenza principale è un taglio delle alte frequenze e una conseguente enfatizzazione delle basse. Il tempo impiegato dal suono persistente per diminuire di 60 dB al di sotto del suo livello originale è detto tempo di decadimento o tempo di riverberazione ed è abbreviato RT60. Le caratteristiche di riverberazione delle superfici di una stanza ne determinano il tempo di riverberazione. Il cervello percepisce il tempo di riverberazione e il timbro della riverberazione e usa queste informazioni per "costruire" un giudizio sulla qualità delle pareti, più riflettenti o più assorbenti. L'intensità del suono diretto percepito dall'orecchio aumenta rapidamente se l'ascoltatore si avvicina alla sorgente sonora; nel frattempo l'intensità della ri verberazione rimane la stessa essendo molto ben diffusa in tutta la stanza. La percezione del rapporto esistente fra suono diretto e suono riverberato permette all'ascoltatore di giudicare la distanza della sorgente sonora. Per riassumere, il suono diretto fornisce le informazioni sulla posizione, sulla dimensione e sul timbro della sorgente sonora; il tempo che intercorre fra la percezione del suono diretto e le prime riflessioni determina la nostra impressione sulle dimensioni della stanza di ascolto; il tempo di decadimento della riverberazione ci dà informazioni sulla qualità delle pareti della stanza, e la proporzione della riverberazione rispetto al suono diretto determina la nostra percezione della distanza dalla sorgente sonora. Con l'uso dei riverberi artificiali e dei delay, i fonici possono generare le informazioni necessarie a convincere il cervello che il suono è stato registrato in un'immensa cattedrale di pietra, mentre invece è stato registrato in una piccola stanza acusticamente morta. Per ottenere tale risultato, il fonico invia il segnale asciutto, cioè non ancora trattato, nel canale della consolle, da dove viene indirizzato in due percorsi (fig. 2.28). Una parte del segnale va direttamente all'uscita della consolle, per avere il suono originale, mentre l'altra parte è indirizzata verso un effetto che fornisce il ritardo e la riverberazione necessaria. Le uscite stereo del processare sono quindi inviate sul percorso del segnale in uscita, tramite due fader che corrispondono a due canali liberi sulla consolle, o per mezzo di ingressi speciali riservati per gli effetti, detti appunto ritorni degli effetti. Variando il numero e la consistenza degli effetti di delay sul processare, il fonico ha la possibilità di controllare il tempo che intercorre fra l'ascolto del suono diretto, o asciutto. e le prime riflessioni, determinando perciò la percezione della
56
CAPITOL02
dimensione della stanza da parte dell'ascoltatore. Variando il tempo di decadimento del riverbero artificiale, il fonico determina la percezione delle caratteristiche delle pareti della stanza; un tempo di decadimento lungo indicherà una stanza con pareti molto riflettenti, uno breve indicherà pareti molto assorbenti. Aumentando o diminuendo la proporzione fra il suono diretto e quello ritardato o riverberato, l'ascoltatore può essere tratto in inganno nel credere che la sorgente sonora si trovi più vicina o più lontana rispetto alla sua posizione, nella stanza creata artificialmente. I delay artificiali possono essere usati indipendentemente dai riverberi, per ottenere l'effetto di eco asciutto che si sente nei concerti all'aperto, o per creare l'illusione di strumenti aggiuntivi che suonano all'unisono. Questo è possibile perché la percezione umana del fatto che stia suonando più di uno strumento dipende dalla mancanza di sincronizzazione precisa fra i suoni. Anche se non consideriamo l'abilità tecnica del musicista, il fatto che ciascuno strumento sia a distanze diverse rispetto all'ascoltatore (non importa quanto grande sia questa differenza), assicura la mancanza di sincronizzazione, a causa dei diversi intervalli di tempo necessari alle onde sonore per raggi ungere l'orecchio dell'ascoltatore stesso. Ripetencln il segnale dopo un piccolo intervallo di 4 ms circa, raddoppia il numero apparente di strumenti in azione; questo procedimento è detto raddoppio o raddoppio automatico delle tracce (ADT o Automatic Double Tracking). Spesso il raddoppio o la triplicazione acustica è fatta dall'artista mediante sovraincisioni multiple, cosicché un violino può sembrare un insieme orchestrale o un cantante può sembrare un coro. Sia il raddoppio acustico sia quello automatico possono essere usati per rafforzare performance vocali deboli, dato che le piccole irregolarità presenti in una performance possono essere nascoste dall'altra. Se il ritardo è abbastanza lungo (35 ms) da farci ascoltare una ripetizione separata, questa è spesso chiamata eco improvviso o rimbalzo e dà la sensazione che il ritmo raddoppi. Oltre a queste conoscenze sul posizionamento e a questi trucchi di psicoacustica, sono attualmente disponibili diversi sistemi di elaborazione digitale della fase e dei parametri dei delay, che danno la possibilità di ingannare l' ascoltatore facen-
selettore di ingresso regolazione del guadagno
mandata effetti
equalizzazione uscite UR principali destra l sinistra
panpot fader
Fig. 2.28
ritorno effetti, stereo
Esempio di cammino percorso dal segnale, nel caso si applichi una riverberazione digitale.
IL SUONO E LA PERCEZIONE UDITIVA
Fig. 2.29
57
Lo Spatializer, processare audio spaziale. (Fonte: Desper Products, lnc.)
dogli credere che il suono provenga da un campo sonoro le cui dimensioni siano maggiore della distanza fra i due monitor, o che il segnale stesso giunga da una posizione posteriore rispetto all' ascoltatore. Questi processori, di solito noti col nome di processori spaziali di segnale (fig. 2.29) sono diventati sempre più popolari con la crescita delle industrie per i divertimenti e l'intrattenimento domestico, dato che hanno sistemi a matrice per surround sound che possono codificare e decodificare informazioni semidiscrete a 4 o a 6 canali all'interno di due tracce audio.
3 Caratteristiche acustiche e design dello studio
La Audio Enciclopedia definisce il termine acustica come la scienza che si occupa della generazione, degli effetti e della trasmissione delle onde sonore; la trasmissione delle onde sonore attraverso diversi mezzi, compresi la riflessione, la rifrazione, la d(ffrazione, l'assorbimento e l 'interferenza; le caratteristiche degli auditorium, dei teatri e degli studi, così come la loro progettazione. Si può vedere dalla loro descrizione che il design appropriato delle caratteristiche acustiche per una registrazione musicale, uno studio di progetto, sia d'uso commerciale che privato, uno stadio di audio per il video o di trasmissioni, non è un argomento facile. Spesso nella realizzazione di un design vincente per lo studio entrano in gioco un gran numero di variabili complesse e di interrelazioni. Bisogna prendere in considerazione i requisi6 di base elencati qui di seguito. • Isolamento acustico. Impedisce che rumori esterni possano entrare nell'ambiente dello studio, così come evita problemi con il vicinato, che spesso si verificano quando un volume sonoro eccessivo si propaga all'esterno. • Bilanciamento delle .frequenze. I componenti di frequenza del suono registrato dovrebbero mantenere le loro intensità relative. Per convenzione, le caratteristiche acustiche ambientali non dovrebbero influenzare negativamente o alterare la qualità sonora della performance originale. • Separazione acustica. Le caratteristiche acustiche ambientali dovrebbero offrire sia un alto grado di intelligibilità, sia la separazione acustica (spesso una necessità quando si vuole evitare che i suoni emessi da uno strumento siano indebitamente ripresi dal microfono di un altro strumento). Queste caratteristiche sono ben controllabili mediante l'assorbimento e la riflessione del suono. • Riverberazione. Il controllo delle riflessioni del suono in uno spazio è un fattore molto importante per la ricerca della migliore intelligibilità in un brano, musicale o parlato. Inoltre la riverberazione aggiunge una importante sensazione psicoacustica di "spazialità", nel senso che dà alla nostra mente informazioni subconsce come la dimensione della stanza, il numero delle superfici riflettenti, la distanza fra la sorgente e l'ascoltatore e così via.
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
59
• Fattori economici. Non sono certo gli ultimi fattori da prendere in considerazione. La costruzione di strutture il cui costo spesso raggiunge il miliardo di lire comporta il lavoro congiunto di studi di progettazione e di imprese di costruzione specializzati, al fine di ottenere un ambiente che sia lussuoso e che soddisfi contemporaneamente le esigenze del proprietario e dei clienti. I proprietari di studi di progetto e di attrezzature per la produzione musicale che vogliano seguire caratteri di economicità, comunque, possono trarre grande vantaggio dai principi basilari di acustica e dalle tecniche costruttive e applicarle in maniera economica. Questo capitolo si occupa dei principi acustici basilari e delle tecniche costruttive che vanno considerate nella progettazione di una struttura per la produzione musicale; è da sottolineare che una qualunque o anche tutte queste considerazioni di acustica possono essere applicate a qualunque struttura di produzione musicale, e non sono limitate solamente alla progettazione di studi professionali. Per esempio, i proprietari di studi amatoriali dovrebbero comunque conoscere l'importanza della simmetria della contro l room; se un monitor è posto in un angolo e l'altro è a metà di una parete, l'immagine centrale percepita non sarà bilanciata. Così come avviene per molti tentativi tecnico - artistici, le caratteristiche acustiche e il design dello studio sono una mescolanza di fondamenti di fisica (in questo caso si tratta soprattutto di calcoli matematici) e di buon senso.
3.1
Il project studio
Le considerazioni sul design e sulla costruzione di uno studio di progetto privato, di uno studio MIDI o di uno studio di registrazione (fig. 3.1 ), spesso sono diverse da quelle relative agli studi professionali per due fattori fondamentali: restrizioni date dalla costruzione e costi. In generale la stanza (o la serie di stanze) di uno studio di progetto sono ricavate all'interno dell'abitazione dell'artista oppure in un luogo preso in affitto, le cui caratteristiche dimensionali e costruttive sono già definite; questo fatto, assieme alle
Fig. 3.1
Studio privato di Rick Rottenberg, in cui è stata composta la colonna musicale per la serie televisiva I Simpson. (Fonte: Rick Rottenberg, e Mackie Designs)
60
CAPITOL03
considerazioni sui costi, spesso porta l'artista/proprietario ad utibzzare tecniche non troppo costose per il trattamento acustico della stanza. Anche se il trattamento acustico sulla stanza è ridotto o inesistente, o se non lo si ritiene necessario, bisogna ricordarsi che una conoscenza di base di fisica acustica e dei criteri progettuali della stanza potranno rivelarsi utili strumenti, quando saranno cresciute l'esperienza, le necessità di produzione e (si spera) la dimensione degli affari.
3.2
Lo studio musicale
Lo studio di registrazione professionale (fig. 3.2a, 3.2b, 3.3a e 3.3b) è prima di tutto e soprattutto un affare commerciale, e quindi la sua progettazione, l'allestimento interno e le necessità costruttive in fatto di acustica sono più complessi, rispetto alle loro controparti dello studio privato o di progetto. In alcuni casi, il designer di acustica professionale e il team di costruzione sono incaricati di tutte le fasi di realizzazione di una struttura professionale. Di solito però il budget disponibile impedisce di assumere tali professionisti, e il proprietario e lo staff dello studio devono quindi occuparsi in prima persona sia del design sia della costruzione della struttura. Se si ha la fortuna di costruire una nuova struttura sin dalle fondamenta o ali' interno di uno spazio già esistente, probabilmente si desidererà contare sull'esperienza e sulla preparazione di un progettista professionista, anche se si sta procedendo per conto proprio a rinnovare o a costruire la struttura stessa. Tale collaborazione si rivelerà redditizia, alla lunga; valutazioni non corrette nella fase di progettazione possono portare ad una crescita dei costi, alla perdita economica dovuta a ritardi inaspettati o alla sfortuna di vivere con la consapevolezza che si sarebbero potuti evitare certi errori.
a) Fig. 3.2
Bad Animals' Studio X. a) Control room. (Fonte: Bad Animals, Seattle, Washington e Studio bea:ton)
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
61
b) Fig. 3.2
Bad Animals' Studio X. b) Sala di ripresa. (Fonte: Bad Ani mals, Seattle, Washington e Studio bea:ton)
a) Fig. 3.3
Sony Music Studios. New York. a) Control room C. (Fonte: Russ Berger Design Group, lnc.)
62
CAPITOL03
b) Fig. 3.3
Sony Music Studios. New York. b) Sala di ripresa B. (Fonte: Russ Berger Design Group, lnc.)
3.3
La struttura di produzione audio per il video
Uno studio di produzione audio per il video è una struttura usata per la post-produzione audio di film o video (fig. 3.4a e 3.4b), nella quale si mettono in atto particolari procedimenti quali il Foley (sostituzione e creazione di effetti sonori su schermo e fuori schermo), doppiaggio (ADR), registrazione musicale (colonna sonora) e rnixaggio. Così come avviene negli studi musicali, le attrezzature per la produzione audio per video possono andare da una semplice stanza fornita di strumentazioni economiche fino alla fascia più alta di attrezzature per un project studio, con soluzioni progettate appositamente per far fronte alle necessità del sistema video o della produzione di lungometraggi. Per quel che riguarda lo studio musicale, la progettazione e le tecniche di costruzione, si deve considerare che variano molto, per poter essere compresi nel budget dello studio. Molte attrezzature per la produzione audio per video sono disegnate per adattarsi a funzioni specifiche; per esempio, lo studio di Foley è usato per registrare alcuni effetti su schermo e fuori schermo (come il rumore di passi o di porte), mentre uno studio di ADR è disegnato espressamente per rimpiazzare dialoghi, sia su schermo sia fuori schenno. Tali attrezzature impallidiscono, per dimensioni, se paragonate alle strutture di registrazione e di mixaggio spesso usate quando per la prima volta si combinano tutte le componenti audio con le immagini di un film.
63
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
a)
b) Fig. 3.4
Attrezzature di post-produzione audio per il video. a) SSL Scenaria, installato nello studio Sunders & Gordon, Londra (Fonte: Solid State Logic)
b) Postazione Studer- Editech Post Trio Audio - for - visual, e relativa workstation audio digitale. (Fonte: Studer - Editech Corporation)
64
CAPITOLO 3
3.4
Fattori di primaria importanza che regolano le caratteristiche acustiche dello studio e della control room
In questa sezione si esamineranno dettagliatamente gli aspetti più importanti e pertinenti dell'acustica che riguarda la sala di ripresa (vale a dire dove si registrano le parti musicali o parlate) e la contrai room (cioè la sezione usata per la produzione e il mixaggio delle registrazioni musicali o parlate). Punti importanti trattati in questo paragrafo sono l'isolamento acustico, la risposta in frequenza, l'assorbimento, la riflessione e la riverberazione.
3.4.1
L'isolamento acustico
In certe condizioni può essere necessario, per i moderni studi musicali o per le produzioni audio per il video, utilizzare efficaci tecniche per ridurre il rumore proveniente dall'esterno- sia che questo rumore venga trasmesso attraverso l'aria (come può avvenire per il ravvicinato traffico automobilistico, ferroviario o aereo) sia attraverso le strutture (per esempio il rumore di fondo dell'impianto di condizionamento dell' aria o quello della metropolitana, trasmesso attraverso le fondamenta della costruzione). Per ridurre tali rumori sono necessarie delle tecniche costruttive particolari. Se si ha la possibilità di costruire uno studio fin dalle fondamenta, si dovrà studiare molto attentamente la posizione in cui costruire l'edificio. Se proviene un notevole rumore dalle vicinanze, si dovrà far ricorso a sofisticate e costose tecniche di isolamento sonoro. Se non si ha altra scelta, e lo studio è situato vicino ad una fabbrica, alla pista di atterraggio principale di un aeroporto o sopra la linea urbana della metropolitana, bisognerà rassegnarsi e costruire barriere acustiche che si oppongano a tali interferenze esterne. La riduzione nel livello di pressione sonora SPL, al passaggio di un suono attraverso una massa fisica che costituisca una barriera acustica (fig.3.5), è detta perdita di trasmissione del segnale (TL). Questa attenuazione può essere espressa in dB tramite la seguente formula TL = 14,5log M+ 23
dove
TL è la perdita di trasmissione in decibel M è la densità del materiale (o la media delle diverse densità) di una barriera, in libbre al piede quadrato (lbs/ft2)
Inoltre, dato che la perdita di trasmissione dipende dalla frequenza, si può usare questa seconda equazione per determinare con una certa accuratezza la perdita di trasmissione a diverse frequenze: TL = 14, 5log Mf -16
dove
f
è la frequenza, in hertz
Queste due equazioni (e anche il buon senso) dicono che barriere acustiche più pesanti comportano una maggior perdita di trasmissione. Per esempio, dalla tabella 3.1 si vede che una parete di cemento di 12 pollici (30 cm) con una densità di 150 lbs/ft2 offre una resistenza molto maggiore alla trasmissione del suono rispetto ad una cavità di 4 pollici riempita con sabbia (densità 32 lbs/ft2). Dalla seconda equazione si può trarre la conclusione che, per una data barriera acustica, si avranno perdite di trasmissione crescenti al crescere della frequenza; si può notare facilmente questa particolarità chiuden-
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
65
so~nra / ~~:a
onda incidente
//
sonora riflessa
/ /
perdita di trasmissione
Fig. 3.5
La perdita di trasmissione (TL) si riferisce all'attenuazione, in dB, che un suono subisce quando attraversa una barriera acustica.
do la porta di un'auto la cui autoradio sia accesa oppure chiudendo una porta singola della control room di uno studio. Il livello delle alte frequenze si ridurrà molto, mentre le basse saranno meno attenuate. Ciò considerato, sembrerebbe che lo scopo finale possa essere quello di costruire nello studio una parete, una finestra, il pavimento, il soffitto o una porta con il materiale più duro e denso che si riesce a trovare. Comunque la praticità e l'economicità giocano un ruolo fondamentale nel determinare lo spessore di una barriera acustica necessario per ottenere un determinato isolamento. Nella maggioranza dei casi si ottiene un compromesso usando sia i materiali più economici sia quelli di ingombro minore. In genere è necessario un isolamento fra lo studio e la control room pari a quello fra la struttura interna e quella esterna dello studio; ciò è importante affinché un accurato bilanciamento tonale possa aversi dai monitor della control room senza che una certa dispersione di suono proveniente dallo studio possa colorare il segnale che si sente. Tab. 3.1
Densità per unità di superficie (lbs/ft2) di materiali da costruzione di uso comune
Materiale Mattoni Cemento (leggero) Cemento (pesante) Vetro
Cartongesso Piombo Trucio lato Compensato Sabbia Acciaio Legno
Spessore (pollici)
4 8 4 12 4 12 114 112 3/4 1/2 5/8 1/16 3/4 3/4 l
4 114 l
Densità per unità di superficie Obslft2)
40,0 80,0 33 100 50 150 3,8 7,5 11,3 2,1 2,6 3,6 2,3 1,7 8,1 32,3 10,0 2,4
66
CAPITOLO 3
3.4.1.1 Le pareti Quando si costruisce una parete o si rinforza una struttura già esistente, l'obiettivo principale dovrebbe essere quello di ridurre la trasmissione (ovvero aumentare la perdita di trasmissione) attraverso il muro, per tutte o quasi le frequenze. In generale ciò si ottiene costruendo un muro con una struttura il più pesante possibile (in termini di densità sia volumetrica sia superficiale) e che sia altamente smorzante (cioè ben sostenuta dalle sue strutture di rinforzo e relativamente libera da risonanze), come si vede nella fig. 3.6. Le linee guida seguenti possono essere utili nella costruzione di muri disaccoppiati con un alto grado di perdita di trasmissione: • per quanto possibile, la parte interna e quella esterna della stessa parete non andrebbero attaccate direttamente allo stesso montante; per evitare questo problema occorre attaccare ciascuna parte al proprio montante sfalsato (fig. 3.6b); • ciascuna parte del muro dovrebbe avere una differente densità, per ridurre la possibilità di una trasmissione crescente dovuta a frequenze di risonanza che sono simpatetiche (comuni) rispetto ad entrambi i lati. Per esempio, un muro andrebbe costruito con due pareti di cartongesso di 5/8" di spessore, mentre gli altri muri dovrebbero essere composti di assi meno rigide con due superfici di cartongesso di 1/2";
a) presella pannello in fibra
l
b)
Fig. 3.6
Due strutture tipiche per pareti di cartongesso. a) Parete singola. b)Parete doppia, struttura a montante sfalsato, con una maggiore perdita di trasmissione.
67
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
• se si devono posizionare un certo numero di pannelli di cartongesso su una sola parete, si può aumentare la perdita di trasmissione montando gli strati successivi (ma non il primo) con un mastice adesivo piuttosto che con delle viti o dei chiodi; • distanziando i montanti di 60 cm rispetto al centro invece di usare la solita distanza di 40 cm si ha un lieve aumento nel TL; • per ridurre la trasmissione che si potrebbe verificare attraverso le fessure, si può applicare una goccia di sigillante non indurente alla parte interna del montante di cartongesso, nei punti di congiunzione del muro al pavimento, del muro al soffitto e negli angoli.
3.4.1.2 ll pavimento Per molti studi di registrazione musicale, l'isolamento dai rumori provenienti dal pavimento è estremamente importante. Per esempio, una costruzione che è su una strada molto trafficata e il cui pavimento in cemento poggia direttamente sulle fondamenta soltostanti può soffrire di un notevole rumore di fondo a bassa frequenza. Oppure lo strato secondario del pavimento può trasmettere dei rumori non desiderati provenienti dai vicini o, anche più spesso, può interferire con la silenziosa attività del vicino stesso. In entrambi i casi è necessario un certo isolamento dai rumori trasmessi dal pavimento; a questo proposito una delle tecniche più usate è quella del pavimento flottante, cioè strutturalmente disaccoppiato (in un certo grado) rispetto alle fondamenta sottostanti. Due dei metodi più usati di costruzione di pavimenti flottanti utilizzano o una struttura isolante di piccoli dischi (da hockey) di neoprene (fig. 3.7) oppure un rialzo ininterrotto, ad esempio una copertura gommata (fig. 3.8). In entrambi i casi, un rialzo flessibile è posto sopra la fondamenta esistente del pavimento. Il rialzo è coperto di un foglio di compensato di 1/2", seguito da un rivestimento di plastica (per l'isolamento e per prevenire le infiltrazioni), e da una griglia di rinforzo ed è rifinito con uno strato di cemento pannello di isolamento perimetrale
cemento, spessore 1O cm griglia di rinforzo - · · rivestimento di plastica 6cm - ··--··-· legno compensato marino 1,25 cm dischi di neoprene o di fibra di vetro
Fig. 3.7
struttura
Dettagli costruttivi di un pavimento flottante, che utilizzi dischi di neoprene.
68
CAPITOLO 3
soletta di cemento armato
2 strati di pellicola di polietilene, 6 mm
legno compensato, di 1,25 cm, sfalsato esternamente
collante bordo perimetrale
12" ò 24 "
Fig. 3.8
sezione AA
Dettagli costruttivi di un pavimento flottante, con copertura gommata.
di 4". Tale struttura flottante è quindi pronta per essere rivestita di moquette, di legno, di altre coperture o per essere verniciata. Assicurarsi di isolare la struttura superiore sia dal sottopavimento sia dal perimetro esterno della parete; se non si attua tale isolamento, queste parti possono trasmettere il suono attraverso i muri fino al pavimento e dal sottopavimento fino allo strato superiore - vanificando quindi il tentativo di rendere flottante il pavimento. Tale isolamento perimetrale può essere fatto sia di materiale disaccoppiante flessibile sia di un riempimento di morbidi pannelli di fibra minerale o di neoprene (fig. 3.9). Una tecnica più economica per disaccoppiare il pavimento è quella di fare il primo strato con un tappeto di gommapiuma. Uno strato di compensato, del tipo ad alette e scanalature, di 1/2" o 5/8" di spessore può essere posto sopra tale tappeto (questo non va avvitato al sottopavimento; si possono invece fermare i pezzi bloccandoli assieme con delle sottili staffe metalliche). Un altro strato di gommapiuma può essere posto sopra a questa struttura e poi coperto con un tappeto o con qualunque altra finitura si desideri (fig. 3.10).
pannello pieghevole
/ ••
•
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•
•
•
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•
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•
Fig. 3.9
•
•
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•
•
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•
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•
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•
o
l
••••••••
-
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• • . . • • • • • . • . . . . • • • • • • • . . • . o .
•
Il disaccoppiamento tra il pavimento flottante e i muri perimetrali esterni andrebbe attuato utilizzando un pannello elastico, per esempio un pannello morbido in fibra o in neoprene.
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
Fig. 3.10
69
Metodo alternativo, e più economico, per rendere flottante un pavimento preesistente.
3.4.1.3 I supporti Come si è già visto nell'equazione TL = 14,5 log Mf- 16, i suoni a bassa frequenza attraversano le barriere acustiche più facilmente rispetto a suoni ad alta frequenza; è quindi evidente che l'energia legata alle basse frequenze si trasmette meglio - fra gli studi, fra lo studio e la contro! room e verso l'esterno. E qual è la cosa più fastidiosa che passa attraverso le barriere acustiche? Il suono della batteria, ovviamente. Disaccoppiando dal pavimento la maggior parte dell'energia legata alle basse frequenze di un set di batteria, si può ridurre di molto il problema della trasmissione e lo si può risolvere, nella maggior parte dei casi, costruendo una pedana stessa per la batteria (fig. 3.11). Per ridurre le risonanze indesiderate, i supporti per la batteria andrebbero costruiti usando dei travetti di 2"x 6" o di 2"x 8", sia per l'intelaiatura che per i travetti stessi (distanziati ad intervalli di 16" o di 12" rispetto al centro). Robusti pannelli di compensato del tipo ad alette e scanalature, di 1/2" o 5/8" di spessore, devono essere fissati sull' intelaiatura con colla da falegname e quindi inchiodati; nella parte inferiore dell'intelaiatura vanno messe strisce adesive o spessori di neoprene o, al limite, strisce di moquette. Ecco pronta la pedana.
3.4.1.4 I soffitti In uno studio o in una sala di produzione un'altra fonte comune di trasmissione dall'esterno è il rumore, di passi o di qualunque altra cosa, proveniente dall' alto. Il rumore proveniente dal soffitto può essere isolato in molti modi; si può far mettere una moquette al piano di sopra o costruire un pavimento flottante (questo se si è proprietari della stanza di sopra!). Se non si ha questa possibilità, l'approccio per smorzare tali rumori è
Fig. 3.11
Dettagli costruttivi di una tipica pedana per batteria.
70
Fig. 3.12
CAPITOLO 3
Le sospensioni a Z possono essere utilizzate per appendere un soffitto flottante a una struttura preesistente.
quello di aggiungere una falsa struttura al soffitto esistente (per esempio un controsoffitto) o posizionando dei nuovi tra v etti sul soffitto preesistente (come di solito si fa quando si costruisce una stanza nuova). Quest'ultima tecnica può essere abbastanza economica se si usano profilati di sospensione aZ (fig. 3.12). Tali profilati possono essere avvitati alle travature del soffitto per fornire un supporto, flessibile ma resistente, al quale un altro soffitto sospeso può essere avvitato. Si possono mettere lana di vetro o altri materiali assorbenti , se necessario, nelle cavità fra le due strutture. Esistono altri metodi molto più costosi che usano sistemi di supporti a molla per appendere controsoffitti alle strutture già esistenti.
3.4.1.5 Porte e finestre Anche gli accessi e le uscite da uno studio o da una sala di produzione (nel senso di porte e finestre) possono essere fonti di trasmissione di rumore e, per tale ragione, bisogna mettere molta attenzione nel loro design e costruzione. La visibilità all'interno dello studio è estremamente importante nell'ambiente di produzione musicale; essa favorisce una buona comunicazione fra i fonici o i produttori e i musicisti nello studio, così come fra i musicisti stessi quando si utilizzino più stanze. Le finestre sono, ormai da decenni, un fattore importante nella struttura dello studio; i dettagli del design e della costruzione delle finestre variano molto a seconda delle necessità economiche e dello studio. Vanno da profonde cavità a due vetri costruite in muri a doppia sezione (fig. 3.13a) fino a costruzioni meno profonde e più modeste in un muro singolo (fig. 3.13b). Inoltre, i progetti più recenti prevedono sia finestre che si estendono dal pavimento al soffitto, creando una parete virtuale di vetro, sia aperture in una parete divisoria fra contro] room e studio, fatta di cemento e spessa l metro. I pannelli di vetro che di solito si usano nella costruzione delle finestre hanno spessore variabile, da 3/8" a 3/4", e sono fissati nella scanalatura della finestra con una gom-
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
71
distanza di 1,25 cm
control room
vetro, 2cm -
studio -
vetro 1 ,25 cm fibra di vetro, spessore 5 cm peso specifico 3 lb/ft 3 tutti i vetri sono montati con
~- guam;z;on; d; gomma mort>;da
D \_
intonaco, 2,5 cm -
modanatura con mastice acusticamente isolante blocchetti di cemento P....,.~=::t:l=;::tt-::::::="" 20 x 20 x 40 cm ~L_jj3tt=Ft--
isolamento strutturale
a)
studio
-
vetro 1 cm
vetro 1 ,25 cm fibra di vetro 5 cm peso specifico 3 lb/ft3
control room
tutti i vetri sono montati con guarnizioni di gomma morbida modanatura con mastice acusticamente isolante
cartongesso doppio, 1,5 cm strato esterno in cartongesso, 1,5 cm, su struttura elastica
isolamento strutturale
b)
Fig. 3.13
Dettagli per la costruzione di una finestra fra lo studio e la contro! room. a) Finestra studiata per una parete con notevole perdita di trasmissione. b) Finestra per parete con struttura più modesta.
72
Fig. 3.14
CAPITOLO 3
Esempi costruttivi di bussole.
ma o con guarnizioni elastiche e smorzanti, per prevenire oscillazioni portate dalla struttura. È importante che almeno uno di questi pannelli sia inclinato di almeno 5° rispetto agli altri in modo da eliminare le onde stazionarie che si formano nell'aria compresa fra i due vetri. L'esistenza di onde stazionarie (esaminata più avanti in questo capitolo, nel paragrafo intitolato Bilanciamento tra le frequenze) spesso serve a bloccare la perdita di trasmissione per intervalli di frequenza ben determinati. Così come avviene per le tecniche di costruzione dei muri, l'uso di vetri di spessore variabile riduce la possibilità di vibrazioni indotte; anche altre finestre, per esempio quelle di osservazione della machine room, devono essere disegnate tenendo presenti tali considerazioni sull'isolamento. Le porte di accesso e di uscita dallo studio, dalla control room e dalle aree esterne, devono essere costruite usando un design a doppia porta per creare una bussola (fig. 3.14). Tale tecnica costruttiva è usata perché si ha un alto valore TL dell'aria tutte le volte che l'aria stessa sia racchiusa fra due barriere isolanti. Porte pesanti, piene, di solito danno un valore TL maggiore rispetto a porte più leggere e vuote all'interno. Indipendentemente dal tipo di porta utilizzato, si dovrebbe far uso del sigillante appropriato, in modo da ridurre la trasmissione sonora attorno ai bordi.
3.4.1.6 Stanze e cabine isolate Le stanze isolate e le cabine isolate, più piccole, sono aree sigillate dal punto di vista acustico, costruite all'interno dello studio e di facile accesso. Tali aree migliorano la separazione fra strumenti che producono alti volumi sonori e strumenti a volume inferiore, cantanti e così via; la loro costruzione dipende dalle dimensioni dello studio, dal design e dalle necessità acustiche (fig. 3.15). Le loro caratteristiche acustiche possono essere diverse rispetto a quelle dello studio principale, offrendo così un ambiente più vivo o più morto per adattarsi meglio alle caratteristiche acustiche degli strumenti. Le cabine e le stanze isolate possono essere pensate come aree totalmente separate e che possono essere raggiunte dallo studio, o possono essere collegate direttamente allo studio principale mediante pareti mobili o porte a vetri scorrevoli . Le parti mobili, note come flats o gobos, cioè pannelli acustici
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
73
studio principale porte a vetri scorrevoli a doppio pannello
Fig. 3.15
Esempio di stanza isolata.
eventualmente angolati, sono comunemente usati negli studi per avere delle barriere sonore mobili e facilmente posizionabili (fig. 3.16). Queste pareti divisorie di solito danno un isolamento molto basso, ma sono assai flessibili e possono adattarsi alle differenti necessità di isolamento che si possono presentare. Spesso un adeguato grado di isolamento può essere ottenuto creando con dei pannelli un 'area attorno al musicista o allo strumento e posizionando il microfono all'interno di questa area. Bisogna comunque ricordarsi della necessità dei musicisti di vedersi fra di loro, di vedere il produttore o il direttore. La musica ha quasi sempre la precedenza rispetto alle necessità tecniche del protocollo.
Fig. 3.16
Pannelli acustici divisori.
74
3.4.2
CAPITOLO 3
Bilanciamento tra le frequenze
Il secondo prerequisito per avere una stanza, con un design appropriato, è che le frequenze che compongono il segnale acustico mantengano i loro livelli relativi. In altre parole la stanza dovrebbe avere una risposta piatta sull'intero spettro audio, senza aggiungere una sua colorazione al suono. La maniera più comune di controllare il carattere tonale di un ambiente acustico è quello di usare materiali e tecniche di progettazione che regolano la modalità di assorbimento e di riflessione del suono all'interno della stanza.
3.4.2.1 Le riflessioni Uno dei fenomeni sonori più importanti è la riflessione su una superficie, che avviene con un angolo uguale in valore e opposto come direzione rispetto all'angolo di incidenza (fig. 3.17). Così come la luce viene riflessa da uno specchio o un qualunque numero di immagini può essere visto in una stanza con degli specchi sulle pareti, il suono si riflette sulle varie pareti della stanza in modi complessi; nondimeno le riflessioni possono essere controllate in maniera da enfatizzare o diminuire le caratteristiche sonore della stanza stessa. Nel capitolo 2 abbiamo visto che le riflessioni sonore possono essere controllate in modo da disperdere il suono all'esterno con un'ampia angolazione, (mediante l'uso di una superficie convessa), o possono focalizzare il suono stesso in un punto specifico (mediante l'uso di una superficie concava). Altri tipi di progetto possono riflettere il suono con angoli di riflessione uguali agli angoli di incidenza; per esempio, un angolo di 90° rifletterà il suono facendolo tornare indietro con la stessa direzione originale - fatto che giustifica l'uso di superfici trattanti, per diverse frequenze, direttamente sulla parete o a poca distanza dall'angolo o dall'intersezione angolo - pavimento. Comunque, se vogliamo dare un premio, ironicamente, per la riduzione dei costi a qualunque costo dobbiamo darlo agli studi con pareti opposte parallele. Tale situazione dà origine al fenomeno delle onde stazionarie. Queste si verificano appunto quando un suono si riflette su pareti parallele e compie nuovamente lo stesso percorso in direzione inversa, interferendo con le caratteristiche della risposta in ampiezza della stanza; attraversando quindi la stanza dà una sensazione di aumento o di diminuzione del livello del segnale sonoro percepito, e ciò è dovuto alla somma delle onde sonore (quando sono in fase) e alla loro sottrazione (quando sono sfasate). Le frequenze che danno onde stazionarie sono determinate dalla distanza fra superfici parallele e dalla lunghezza d'onda del segnale.
sono~(.
inciden~~ ( . ~
onda
Fig. 3.17
/
/. / \ /
0 )
onda sonora riflessa
Un suono viene riflesso da una superficie con un angolo pari a quello di incidenza, e con direzione opposta.
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
75
Ciò fà in modo che la risposta in frequenza della stanza sia discriminante, ed è possibile che produca dei picchi o dei vuoti accentuati (fino a e oltre 19 dB) nella curva di risposta in frequenza della fondamentale (o delle fondamentali) interessate e degli intervalli armonici (fig. 3.18). Tali condizioni non si verificano solo nel caso di pareti opposte e parallele, ma fra tutte le superfici, fra il pavimento ed il soffitto o fra due pannelli riflettenti . Muri non paralleli, comunque, non eliminano le onde stazionarie alle basse frequenze; una soluzione migliore è quella di usare delle bass traps (trappole acustiche), accordate alle frequenze di risonanza o alle dimensioni della stanza. I muri non paralleli prevengono il verificarsi di echi variabili nel tempo all'interno della stanza. Le frequenze alle quali si verificano le onde stazionarie dipendono dalle dimensioni della stanza stessa: altezza, profondità e lunghezza. La formula per calcolare la frequenza di risonanza fondamentale di una stanza che determina onde stazionarie è la seguente: 2
2
!=; ~(~) +(!) +(~) dove
2
f
è la frequenza di risonanza, in hertz L è la lunghezza della stanza, in piedi o in metri W è la larghezza della stanza, in piedi o in metri H è l'altezza della stanza, in piedi o in metri p, q e r sono i coefficienti interi della stanza (1, 2, 3 ... )
Quando si considera una sola dimensione si usa la seguente operazione:
f= N·565 D
dove
N D
è il coefficiente modale della stanza (1, 2, 3 ... ) è una delle dimensioni della stanza (L, W o H) in piedi o in metri
Le diverse dimensioni della stanza, ovviamente, determinano direttamente le frequenze delle onde stazionarie. Se due o tre delle dimensioni della stanza sono uguali, le frequenze modali o gli armonici superiori saranno enfatizzati, cosa che non si verificherà se le dimensioni della stanza non sono multiple fra di loro, e renderanno più uniformi le caratteristiche di risposta della stanza stessa. Il modo più efficace per evitare il formarsi di onde stazionarie è quello di costruire le pareti, i soffitti e i pannelli, tutti disassati fra loro. Per esempio, la figura 3.19 mostra i diversi modi delle onde stazionarie così come si verificano all'interno di due sale che hanno uguale superficie. La stanza rettangolare presenta onde stazionarie indesiderate uniformi, che si verificano lungo l'intera larghezza o lunghezza (e probabilmente anche il soffitto) della stanza, mentre nelle sale non rettangolari i modi sono stati frazionati e si presentano ad intervalli di frequenza irregolari e diffusi in modo non uniforme all'interno della stanza stessa. Se la sala è rettangolare, o se si vuole avere una dispersione maggiore delle onde sonore nello spazio, si possono posizionare dei diffusori sulle pareti e/o sui pannelli sul soffitto. I diffusori (fig. 3.20) sono pannelli sonori che rimandano le onde indietro con angoli diversi, più ampi di quelli di incidenza, e quindi i modi che si hanno internamente alla stanza sono stati interrotti e appaiono ora a intervalli spaziali irregolari. Inoltre l'uso combinato si pareti non parallele e di diffusori riduce la probabilità di avere unflutter
76
CAPITOL03
parete riflettente
parete riflettente
~
sorgente sonora L (ft)
1130 f1 = - 2L
565
(J.)
c ro
0'--
·o (/)c (/)o ~(/)
a.
L
--
distanza (ft)
--
(J.)
ero 0'-·-o Cile (/)o ~(/)
a.
f2
--
2~
distanza (ft)
f3
Q)
ero ·-o Cile (/)o
=
=
--
3~
0'-
~(/)
•·-·--
distanza (ft)
-
--
distanza (ft)
•
a.
(J.)
ero O'-
·-o Cile (/)o ~(/)
a.
Fig. 3.18
Pareti riflettenti e parallele portano ad avere un elevato numero di onde stazionarie indesiderate, che si verificano a differenti intervalli di frequenza (/1, h ..f1,J4 e così via).
echo, cioè un eco fluttuante nel tempo e attenua le caratteristiche di riverberazione della stanza facendo compiere al suono percorsi aggiuntivi e più complessi. L' eco variabile (detto anche slap) è una condizione che si verifica quando i pannelli sono distanziati abbastanza da far percepire all'ascoltatore molti echi separati. Spesso l'eco variabile conferisce alle stanze piccole una sonorità intubata, che influenza sia le caratteristiche sia la risposta in frequenza del suono. In una stanza più grande (nella quale il percorso degli eco può superare anche i 50 millisecondi), gli echi si verificano ad intervalli di tempo tali che le riflessioni discrete interferiscono effettivamente sulla intelligibilità del suono diretto, provocando un guazzabuglio di rumori.
77
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
f= 31 ,6 Hz f= 34,3 Hz
! l
Il
- 100
o
100
- 100
a) f= 85,5 Hz 100
f = 81,1 Hz
b) 100
-100
f= 95,3 Hz f= 98,0 Hz -100.----
-
-
0.
- - -----,
.
o
c) Fig. 3.19
Comparazione dei due campi sonori che si verificano all'interno di due stanze, una rettangolare e l'altra non rettangolare, ma con uguale superficie interna. a) Il modo l, O, O della stanza rettangolare (a 34,3 Hz) paragonato con quello della stanza non rettangolare (a 31,6 Hz). b)Il modo 3, l, O della stanza rettangolare (a 81,1 Hz) comparato con quello della stanza non rettangolare (a 85,5 Hz). c) Il modo 4, O, O della stanza rettangolare (a 98Hz) comparato con quello della stanza non rettangolare (a 95.3 Hz).
78
CAPITOL03
-100
f=103,9 Hz
f=102,9Hz -100'
111111 1111 li l l
l lllllllllllillll l
l llllllllllilil
111111
Ili l l
d) Fig. 3.19
ilillli
Comparazione dei due campi sonori che si verificano ali' interno di due stanze, una rettangolare e l'al tra non rettangolare, ma con uguale superficie interna. d) Il modo O, 3, O (a l 02,9 Hz) comparato con quello della stanza non rettangolare (a 103,9 Hz).
3.4.2.2 Simmetrie nel design dello studio e della contro/ room Anche se molti prestigiosi progettisti di studi e di control room hanno lavorato duro per ottenere un ambiente acustico standardizzato e di successo, la maggior parte dei progetti
~/h~
Hìiii1 ,::rn::l Fig. 3.20
c:>,
o
1-~.z~i 1·+~~.t~.l
Diversi metodi utilizzati per ottenere la diffusione.
~
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
Fig. 3.21
79
Riflessioni laterali asimmetriche causano una percezione sbilanciata nella posizione del fonico. (Fonte: Acoustical Physics Laboratories)
degli studi e delle control room ha tante forme diverse ed esprime tante filosofie costruttive quanti sono i proprietari di studi di registrazione. Vi sono alcune regole basilari di fisica acustica che debbono essere seguite in modo da creare un ambiente di lavoro appropriato. Fra queste, una linea guida, che è persino più importante del controllo della risposta in ampiezza, è la necessità di riflessioni simmetriche per tutti gli assi all'interno della stanza. Nel caso in cui alcune delle pareti principali della control room (specialmente quelle vicino alla consolle) siano asimmetriche, il suono percepito da un orecchio del fonico ha una certa combinazione di suono diretto e di suono riverberato, mentre l'altro orecchio riceve un suono con un bilanciamento diverso. Tali condizioni modificano le caratteristiche dell' immagine del centro del suono, in modo che quando un suono è effettivamente indirizzato fra i due monitor, esso appare fuori centro. Per evitare questo problema, bisogna verificare con cura che le pareti laterali ed il soffitto siano simmetrici gli uni rispetto agli altri. La parete laterale concava (fig. 3.22), è un esempio della tecnica di costruzione simmetrica che riduce l'ammontare di quelle riflessioni acustiche che potrebbero interferire, nella posizione dell'ascoltatore, con l'energia acustica diretta. Anche le riflessioni provenienti da grandi soffitti possono interferire con il percorso diretto del segnale acustico. La fig. 3.23 mostra le riflessioni che ritornano all'ascoltatore da un soffitto di livello costante, mentre il design di un soffitto concavo (fig. 3.24 ). ci mostra la riduzione di tali riflessioni indesiderate.
80
Fig. 3.22
CAPITOLO 3
Pareti concave simmetricamente danno un bilanciamento acustico appropriato. (Fonte: Acoustical Physics Laboratories)
3.4.2.3 L'assorbimento Un altro metodo, usato per modificare il campo sonoro all'interno di un ambiente acustico, si avvale dell'uso di materiali da applicare sulle superfici e di design adatti ad assorbire i suoni non desiderati - sia per l'intera banda dell ' udibile sia per particolari frequenze. L'assorbimento di energia acustica è in effetti l'inverso della riflessione (fig. 3.25). Tutte le volte che un suono raggiunge un materiale, l'ammontare di energia assorbita (spesso sotto forma fisica di dissipazione di calore), rispetto a quella riflessa, può essere espresso come un semplice rapporto, noto come coefficiente di assorbimento. Per un dato materiale il coefficiente di assorbimento è dato da fa
a=lr
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
Fig. 3.23
81
Le riflessioni provocate dal soffitto generano interferenze acustiche nella posizione del fonico. (Fonte: Acoustical Physics Laboratories)
dove la è il livello sonoro (dB) che viene assorbito dalla superficie Ir è il livello sonoro (dB) che viene riflesso dalla superficie Il fattore (1-a) rappresenta il suono riflesso. Quindi il coefficiente a è un valore decimale (in percentuale) compreso fra O e l. Nella tabella 3.2 viene fornito un elenco esplicativo di questi coefficienti.
Fig. 3.24
Un soffitto concavo riduce le riflessioni indesiderate. (Fonte: Acoustical Physics Laboratories)
82
CAPITOLO 3
son~ra
onda incidente
/ / /
/o~:a
sonora riflessa
/
/
Fig. 3.25
L'assorbimento si verifica quando soltanto una parte dell'energia acustica incidente è riflessa dalla superficie.
Tab. 3.2
Coefficienti di assorbimento per diversi materiali
Materiali Mattoni non smaltati Tappeti pesanti su cemento Tappeti con fondo in lattice su l ,2 kg di gommapiuma Cemento a grana grossa Feltro leggero (300 gfm2 a contatto con la parete) Cemento o terrazzo Legno Vetro, di grande spessore Vetro, finestra normale Rivestimento in gesso fissato su perni 2 x 4 su centri di 40 cm Intonaco, gesso o calce (finito su mattoni o mattonelle) Compensato 3/8" Aria, Sabins/1000 Pubblico su sedie rivestite Banchi di legno Sedie, di metallo o di legno, non occupate
125Hz 250Hz 500 HzlOOO Hz 2000 Hz4000 Hz 0,03 0,02
0,03 0,06
0,03 0,14
0,04 0,37
0,05 0,60
0,07 0,65
0,08 0,36 0,03
0,27 0,44 0,04
0,39 0,31 0,11
0,34 0,29 O, 17
0,48 0,39 0,24
0,63 0,25 0,35
0,01 0,15 0,18 0,35
0,01 0,11 0,06 0,25
0,015 0,10 0,04 0,18
0,02 0,07 0,03 0,12
0,02 0,06 0,02 0,07
0,02 0,07 0,02 0,04
0,29
0,10
0,05
0,04
0,07
0,09
0,013 0,28
0,015 0,22
0,02 0,17
0,03 0,09
0,44 0,57
0,54 0,61
0,60 0,75
0,62 0,86
0,04 0,10 2,3 0,58 0,91
0,05 0,11 7,2 0,50 0,86
0,15
0,19
0,22
0,39
0,38
0,30
Quando si dice che un materiale ha coefficiente di assorbimento pari a 0,25, significa in effetti che tale materiale assorbe il 25% dell'energia acustica incidente, mentre riflette il 75% dell'energia sonora complessiva a tale frequenza. Se si vuole determinare l'assorbimento c:omplessivo che si ottiene all'interno di una stanza, è necessario calcolare il coefficiente di assorbimento medio per l'insieme di tutte le superfici considerate. Il coefficiente di assorbimento medio a (detto a ave) di una stanza o di una superficie può essere espresso nel modo seguente
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
Fig. 3.26
83
Project studio sulle cui pareti sono fissati pannelli AlphaSorb, nella contro! room, e gommapiuma a sezione piramidale AlphaSorb nella sala di ripresa. (Fonte: Acoustical Solutions, lnc.)
dove
s1,2 ....n sono le singole superfici a 1, 2•...n sono i coefficienti di assorbimento delle singole superfici S è la superficie complessiva espressa in piedi quadrati
(Nota bene: questi coefficienti sono stati ottenuti da misurazioni effettuate nei laboratori della Acoustical Materials Associations. I coefficienti relativi ad altri materiali si possono trovare sul Bulletin XXII dell' Associations.)
3.4.2.4 Assorbimento alle alte frequenze L'assorbimento alle alte frequenze è ottenuto tramite materiale poroso denso, come ad esempio la stoffa, la fibra di vetro o i tappeti. Tali materiali hanno di solito alti coefficienti di assorbimento per frequenze molto elevate, permettendo perciò di controllare le riflessioni all'interno della stanza in relazione alle frequenze. Sono disponibili pannelli trattanti di gomma con un design speciale e possono essere fissati agevolmente sulle pareti di uno studio di registrazione o di produzione o di una contro} room, in modo da correggere le molteplici riflessioni della stanza o in modo da smorzare le riflessioni alle alte frequenze (fig. 3.26).
3.4.2.5 Assorbimento alle basse frequenze Come si è visto nella tabella 3.2, i materiali che hanno una certa capacità di assorbimento alle alte frequenze spesso non offrono che una piccola resistenza per quanto riguarda la parte inferiore dello spettro audio, o viceversa. Ciò è dovuto al fatto che le basse frequenze possono essere smorzate da materiali elastici, vale a dire che l'energia delle basse frequenze stesse è assorbita tramite la capacità del materiale di piegarsi o di flettersi
84
Fig. 3.27
CAPITOLO 3
Assorbimento delle basse frequenze.
all'impatto con un'onda sonora (fig. 3.27). Altre tecniche di design possono essere usate per attenuare l'energia crescente di basse frequenze specifiche e dei loro multipli all'interno di una stanza. Questi dispositivi per l'attenuazione delle basse frequenze, noti come hass traps, cioè trappole sonore, sono disponibili sotto forme diverse. Questa sezione discute quattro tipi di bass traps: quella a cancellazione di fase, cioè che usa la legge del qumto di onda, la trappola a zona di pressione, la trappola funzionale e i risuonatori di Helmoltz.
3.4.2.6 Trappole a cancellazione di fase La hass trap a cancellazione di fase, (fig. 3.28), è una cavità profonda un quarto della lunghezza d'onda della frequenza fondamentale incidente e spesso è ricavata direttamente in un muro (generalmente quello posteriore), nel soffitto, o nella struttura del pavimento (coperto da una grata metallica per permettere di camminarci sopra). Le leggi fisiche che regolano l'assorbimento di una data frequenza (e di molti degli armonici che ne derivano) si basano sul fatto che, nella parte posteriore della trappola, i componenti di pressione sonora di un'onda saranno alloro livello massimo, mentre i componenti di velocità dell'onda (cioè la parte riguardante l'energia cinetica del movimento molecolare atmosferico) saranno alloro valore minimo. All'ingresso della bass trap (che è distante un quarto della lunghezza d'onda del suono che si vuole attenuare dalla superficie posteriore), la pressione acustica globale è al suo minimo, mentre i componenti in velocità sono alloro massimo. Dato che il movimento molecolare dell'onda ha il suo valore più alto in questo punto, la maggior parte del segnale può essere assorbita mettendo del materiale assorbente all'ingresso della bass trap. Si può anche posizionare un rivestimento in fibra di vetro a bassa densità all'interno della trappola per aumentare l'assorbimento (specialmente su intervalli armonici della fondamentale data).
3.4.2. 7 Trappole a zona di pressione Le bass trap a zona di pressione (fig. 3.29) si basano sul principio fisico del raddoppio della pressione sonora (+3 dB) nel punto in cui si trovano delle superfici (per esempio i muri o i soffitti). Mediante un certo numero di pannelli in fibra di vetro di media den-
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
85
parete
/
a)
materiale assorbente
velocità delle particelle ':: _,,-- -
/0,5
/
0,025 lunghezza d'onda
pressione
b)
Fig. 3.28
Trappola, per le basse frequenze, a quarti di lunghezza d'onda. a) Struttura. b)Cancellazione di un'onda sonora con lunghezza uguale a un quarto della profondità della trappola.
sità, (noti come 703), appoggiati direttamente e rigidamente sulla superficie, si può assorbire parzialmente la pressione sonora che viene a crearsi. Inoltre si possono mettere, leggermente staccati rispetto alla superficie in fibra di vetro, dei listelli di legno o di altre strutture riflettenti e non risonanti, in modo da riflettere le alte e le medie frequenze verso la stanza. Bisogna fare molta attenzione a non posizionare i listelli rasenti al materiale assorbente, dato che ciò eliminerebbe la capacità della trappola di cancellare le basse frequenze.
3.4.2.8 Trappole funzionali Inventate negli anni '50 da Hany F. Olson (direttore dei laboratori della RCA) e attualmente costruite dalla Acoustic Science Corporation, sotto il nome commerciale di tube trap, anche le bass trap funzionali usano un pannello in fibra di vetro di media densità. Tale pannello solitamente assume la struttura di un tubo o di un mezzo tubo, montato su un supporto rigido in modo da ridurre le vibrazioni strutturali.
86
CAPITOL03
vista dall'alto
=
ml!.nmrmmtmmlfi·M·-t.1~ilt:t.tttmu
== vista di lato
Fig. 3.29
2S
==::;:!=
alte frequenze
Trappola a zona di pressione, per basse frequenze.
Posizionando questi pannelli negli angoli e ai lati della stanza, si può assorbire la maggior parte dell'aumento indesiderato delle basse frequenze. Mettendo una membrana riflettente sulla parte della trappola rivolta verso la stanza, le frequenze al di sopra di 400 Hz possono essere disperse nell'ambiente. La fig. 3.31 mostra uno studio in cui sono state installate delle tube traps nel design acustico.
3.4.2.9 I risuonatori di Helmholtz Un altro tipo di assorbitori è costituito dai risuonatori di Helmholtz, ad assicelle. Come abbiamo già visto, l'assorbimento deriva dalla dissipazione dell'energia sonora sotto forma di calore, dovuta a perdite per attrito. Il design dei risuonatori di Helmholtz si basa su assicelle distanziate fissate sulla parete o sul soffitto per creare una cavità d'aria,
superficie riflettente
-
/
Fig. 3.30
Bass trap funzionale.
CARATIERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
Fig. 3.31
87
Studio in cui sono installate diverse Tube Traps. (Fonte: Acoustic Sciences Corporation and Recording Arts)
con profondità e massa ben definite. Dato che questa massa d'aria (alla frequenza calcolata) reagisce con la elasticità dell' aria presente nella cavità, si verifica una risonanza che assorbe efficacemente la frequenza voluta, secondo la seguente equazione
fo dove
=
2160
r
(d·D)+(w+r)
fa è la frequenza di risonanza, in hertz r è la distanza fra le assicelle, in pollici w è la larghezza de li' assicella, in pollici D è la profondità dello spazio d'aria, in pollici d è la profondità effettiva della scanalatura fra le assicelle, in pollici (che è approssimativamente 1,2 volte lo spessore dell'assicella)
Si può anche studiare un risuonatore di Helmholtz a profondità variabile che, oltre ad una singola frequenza, possa assorbire effettivamente un certo numero di frequenze variando la profondità della cavità, le dimensioni delle assicelle e la loro distanza relativa (fig. 3.32).
3.4.3
~
t
l
l
La riverberazione
Un altro criterio da tenere presente nella progettazione dello studio è la necessità che la sala abbia un ambiente acustico piacevole che non pregiudichi l'intelligibilità dei suoni, tenendo conto anche della necessità di avere una buona separazione acustica fra gli strumenti, quando li si registra su multitraccia. Ciascuno di questi fattori è governato da un attento controllo e dalla regolazione delle costanti di riverberazione su tutto lo spettro delle frequenze all'interno dell'ambiente dello studio. La riverberazione (o riverbero) è la persistenza di un segnale, sotto forma di onde sonore riflesse all'interno di un ambiente acustico, una volta che il suono originario sia cessato. L'effetto di questi echi multipli casuali e ravvicinati fornisce informazioni percezionali sulla dimensione, sulla densità e
88
CAPITOL03
assorbimento alle basse frequenze
vista laterale
Fig. 3.32
Un risuonatore di Helmholtz ad assicelle, con e senza la possibilità di variare la profondità, in modo da migliorare la curva di assorbimento.
la natura dell'ambiente. Il riverbero contribuisce anche al calore percepito e alla profondità del suono registrato e ha un ruolo importante nell'enfatizzazione della nostra percezione della musica. Lo stesso segnale riverberato può essere suddiviso in tre componenti (fig. 3.33 e 3.34): segnale diretto, prime riflessioni e riverberazione. Il segnale diretto è identificabile con il punto in cui l'onda sonora originale è ricevuta dall'ascoltatore. Le prime riflessioni sono quelle proiettate verso l'ascoltatore dalle superfici interne principali in un dato ambiente, e solitamente danno alJ 'ascoltatore informazioni subconsce circa la dimensione dell'ambiente stesso. L'ultima parte delle riflessioni del segnale è quella che forma le effettive caratteristiche della riverberazione. Questi segnali possono essere suddivisi nelle molte riflessioni casuali che viaggiano da parete a parete in una stanza.
segnale diretto - - prime riflessioni - - segnali riverberati multipli lw'"":·h' J
Fig. 3.33
Le tre componenti della riverberazione.
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
89
*
\
" suono diretto
Fig. 3.34
prime riflessioni
riverberazione
Comportamento semplificato delle componenti della riverberazione, all'interno di uno spazio acustico.
Tali riflessioni sono così ravvicinate che il cervello umano non riesce a percepirle singolarmente; prese nel loro complesso, esse sono percepite come un unico segnale che si affievolisce. Tecnicamente, la riverberazione è calcolata come il tempo impiegato da un suono per ridursi fino ad un milionesimo della sua intensità iniziale, ovverosia una riduzione di 60 dB, come è precisato nella seguente formula: RT. _ V ·0, 049 6oAS
dove
RT è il tempo di riverberazione, in secondi V è il volume dell'ambiente, in piedi cubi A è il coefficiente di assorbimento medio dell'ambiente S è la superficie totale, in piedi quadrati
Come si deduce da questa equazione, il tempo di riverberazione dipende da due fattori principali: il volume d'aria e il coefficiente di assorbimento delle superfici dello studio. Un ambiente grande con un coefficiente di assorbimento relativamente basso, per esempio una sala da concerto, presenta un tempo di decadimento, RT60, relativamente lungo; al contrario uno studio di registrazione di piccole dimensioni, con pareti acusticamente molto assorbenti, presenta un RT60 brevissimo. L'RT60 va calcolato, per un determinato ambiente, a seconda del genere musicale e dell'utilizzo della stanza. La fig. 3.35 mostra una linea guida generale per quanto riguarda i tempi di riverbero per diversi utilizzi della stanza e per differenti generi musicali.
90
CAPITOL03
CD
c
o .N ~
CD
.o .....
CD > ·;::
- -·
100
200
500
1000
volume d'aria (ft 3 )
Fig. 3.35
Tempi di riverberazione di diversi studi di produzione, calcolati per la frequenza di 512Hz.
I tempi di ri verberazione possono variare da 0,25 secondi in un piccolo studio di registrazione con caratteristiche assorbenti, fino a l ,6 secondi nel caso di studi più ampi, in grado di ospitare un'orchestra. In alcuni progetti, l'RT60 di una stanza può essere regolato in modo che si adatti all'utilizzo voluto mediante pannelli o finestre mobili (fig. 3.36), oppure mettendo alcune tende nella stanza. In altri design si hanno parti dell'ambiente dello studio con diverse caratteristiche di riverberazione; una parte dello studio (o le camere isolate e separate) può essere abbastanza morta, cioè relativamente non riflettente, mentre un'altra parte può essere più viva. La parte più viva, cioè la più riflettente, è spesso usata per dare una sonorità più presente ad alcuni strumenti, come per esempio i violini, il cui timbro è molto influenzato dalla riflessione e dalla riverberazione della stanza. La registrazione di alcuni strumenti, comprese batterie e percussioni, può trarre un gran beneficio da un ambiente acusticamente vivo. L'isolamento fra diversi strumenti e canali microfonici è estremamente importante all'interno dello studio. Se non si controlla la dispersione, l'efficacia acustica della stanza subisce drastiche limitazioni in molti utilizzi. I design degli studi degli anni '60 e '70 videro l'affermarsi della concezione sound sucker, in cui il coefficiente di assorbimento di molte stanze era spinto fino al limite di condizioni anecoiche. Con l'avvento dei generi musicali degli anni '80 e di una rivalutazione delle caratteristiche riflettenti delle stanze, i nuovi studi di registrazione
Fig" 3.36
Esempio di pannelli posti su cardini, regolabili in modo da variare le caratteristiche acustiche della stanza.
CARATTERISTICHE ACUSTICHE E DESIGN DELLO STUDIO
91
hanno dimensioni maggiori, favorendo così la riflessione del suono, con un conseguente aumento dell'RT60. Ciò ha ridato ai consumatori quelle produzioni musicali di grande impatto e più simili alla musica dal vivo tipiche dei primi decenni, quando gli studi di produzione avevano strutture acustiche più grandi e più vive.
3.4.3.1 Camere di riverberazione Prima di chiudere questo capitolo bisogna parlare di un'altra concezione progettuale del lo studio che è stata usata moltissimo in passato (prima dell'invenzione dell'effettistica artificiale), per ricreare la riverberazione di una stanza: la camera di riverberazione è una stanza isolata (fig. 3.37) con pareti altamente riflettenti, nella quale vengono posizionati un microfono e un altoparlante. All'altoparlante viene inviato il segnale che deve essere riverberato ed il microfono riprende una combinazione del suono dell'altoparlante stesso e delle riflessioni delle pareti, del soffitto e del pavimento. Usando uno o più microfoni direzionali posizionati lontano dagli altoparlanti, la ripresa del suono diretto può essere ridotta al minimo, e si possono usare anche dei pannelli mobili per variare il tempo di decadimento della stanza. Se appropriatamente disegnate, le camere di riverberazione presentano una qualità sonora molto naturale; lo svantaggio è che esse occupano un certo spazio (di solito 18' x 15' x 12') e devono essere isolate perfettamente dai suoni esterni. Si possono usare camere più piccole, ma in questo caso viene penalizzata la risposta alle basse frequenze. Le dimensioni e i costi rendono spesso impossibile costruire una nuova camera di riverberazione, specialmente se si vuole riprodurre la qualità ed il valore dei riverberi elettronici attualmente disponibili. Comunque, tutto ciò non dovrebbe scoraggiarci dallo sperimentare diversi posizionamenti microfonici - nello studio, nelle camere isolate ed in qualsiasi altro ambiente, anche nel proprio studio o in casa- per realizzare effettivamente una camera di riverberazione temporanea che possa aggiungere particolari caratteristiche sonore alle nostre produzioni (fig. 3.38).
Fig. 3.37
Disposizione di base del progetto Les Pau!, per le prestigiose camere di riverberazione della Capito! Rccords. Los Angeles.
92
CAPITOL03
microfono stereofonico
Fig. 3.38
Esempio di come una stanza o lo spazio interno di uno studio possano essere utilizzati come camere di riverberazione temporanee.
t
i 4
I microfoni: caratteristiche e funzionamento
l 4.1
La ripresa microfonica: introduzione
Il microfono è spesso il primo dispositivo che si incontra nella catena di registrazione; esso è un trasduttore che trasforma l'energia da una certa forma (onde sonore) in energia di forma diversa (segnale elettrico). La qualità della ripresa microfonica dipende da molte variabili esterne, per esempio la collocazione dei microfoni e l'ambiente acustico e anche da variabili interne, vale a dire il tipo di progettazione. Questi elementi interdipendenti contribuiscono alla qualità della ripresa complessiva del microfono. Allo scopo di soddisfare le necessità di un gran numero di applicazioni e di gusti personali, si ha una notevole varietà di microfoni per l'uso professionale. Dato che le particolari caratteristiche di ciascuno di essi si adattano meglio a un uso specifico, l'utilizzatore può ottenere la migliore ripresa di una sorgente acustica combinando attentamente la scelta del microfono e il suo utilizzo. Quando si sceglie il posizionamento microfonico più adatto, si devono tenere presenti le due raccomandazioni elencate qui di seguito: • Non ci sono regole, solamente linee guida. Anche se tali linee guida possono aiutare ad ottenere una buona ripresa, non bisogna dimenticarsi di sperimentare altre soluzioni, che potrebbero adattarsi maggiormente al proprio gusto personale. • La qualità del segnale audio, ripreso e registrato, non risulterà migliore rispetto alla qualità data dal dispositivo meno valido che si trova nel percorso di registrazione del segnale stesso.
4.2
Il design dei microfoni
Un microfono può convertire l'energia acustica in tensioni elettriche corrispondenti in svariati modi; comunque, i due tipi di trasduttori più usati attualmente in registrazione sono quelli dinamici e quelli a condensatore.
94
CAPITOL04
4.2.1.1 Il microfono dinamico In teoria, il sistema di ripresa dinamico opera mediante induzione elettromagnetica per generare un segnale di uscita. Quando un elemento metallico, elettricamente conduttore, è posizionato in modo da incrociare perpendicolarmente le linee di flusso di un campo magnetico, all'interno del metallo stesso si genera una corrente di ampiezza e direzione date. I microfoni dinamici sono di due tipi: a bobina mobile e a nastro e sono descritti più dettagliatamente nei paragrafi che seguono.
4.2.1.2 Il microfono a bobina mobile È raffigurato nella fig. 4.1 e di solito è composto da un diaframma di mylar di circa 0.35 millimetri di spessore. A questo è collegato un avvolgimento ben realizzato di filo, detto bobina mobile, sospeso con molta precisione all'interno di un campo magnetico di alta intensità. Quando un'onda sonora raggiunge un lato di questo diaframma (A), la vicina bobina (B) è mossa in maniera direttamente proporzionale all'ampiezza e alla frequenza dell'onda, facendo sì che la bobina stessa attraversi il percorso delle linee del flusso magnetico generato da un magnete permanente (C). In questo modo, ai capi della bobina si genera un segnale elettrico analogo (di ampiezza e direzione specifiche).
4.2.1.3 Il microfono a nastro Il microfono a nastro (fig. 4.2), similmente a quello a bobina mobile, si basa sul principio dell'induzione elettromagnetica. In questo caso tuttavia si usa un diaframma composto da un nastro di alluminio molto sottile (2 micron). Spesso questo diaframma presenta delle ondulazioni trasversali (lungo la sua lunghezza), ed è sospeso all'interno di un campo con flusso magnetico molto forte. Quando le variazioni di pressione sonora, secondo la velocità delle particelle dell'aria, fanno muovere il diaframma metallico, il nastro si muove perpendicolarmente rispetto alle linee di flusso del campo magnetico. Ciò induce nel nastro una corrente di intensità ed ampiezza proporzionale all'onda sonora. A causa della lunghezza ridotta del diaframma a nastro (se paragonato alla bobina mobile), la sua resistenza elettrica è dell'ordine di 0,2 Q. L'impedenza considerata è troppo bassa per essere connessa direttamente ad un preamplificatore microfonico, e quindi si deve usare un trasformatore elevatore per portare l'impedenza stessa ad un valore accettabile, compreso tra 150 e 600 Q. B
terminali di uscita
A
Fig. 4.1
Microfono a bobina mobile.
I MICROFONI: CARATIERISTICHE E FUNZIONAMENTO
vista frontale
95
vista laterale
Q)
a; c
O> ctl
E
Fig. 4.2
Dettaglio di un microfono a nastro (sezione).
4.2.1.4 Recenti sviluppi nella tecnologia del microfono a nastro Negli ultimi trent'anni, alcuni costruttori di microfoni hanno fatto grandi passi avanti nella miniaturizzazione e nel miglioramento delle caratteristiche funzionali dei microfoni a nastro. Per esempio la Beyerdynamic ha progettato i modelli M260 e M160; nel caso del M260, Beyer usa un magnete a terre rare per formare una struttura magnetica abbastanza piccola da poter stare in una griglia sferica di 2" di diametro- molto più piccola dei tradizionali microfoni a nastro, per esempio i tipi RCA 44 o 77. Il nastro, che è ondulato nel senso della lunghezza per conferirgli maggior resistenza e più flessibilità alle estremità, ha spessore di circa 3 micron, larghezza 0,08", lunghezza 0,85" e pesa solamente 0,000011 once. Un tubo di plastica è fissato sopra il nastro e contiene unfiltro antipop. Due filtri addizionali e la griglia sferica riducono di molto il rischio che il nastro venga danneggiato dal vento, rendendolo adatto per le riprese in esterni e ad essere tenuto in mano. Un altro sviluppo recente nella tecnologia dei microfoni a nastro è il microfono a nastro stampato. In teoria, il nastro stampato opera nello stesso identico modo del nastro tradizionale. Il diaframma è fatto di una sottile pellicola di poliestere sulla quale viene stampato un nastro di alluminio a forma di spirale. La struttura magnetica è data da due magneti ad anello in fronte e due dietro al diaframma stesso; ciò provoca una cascata di flusso magnetico, che, attraversato dal nastro, induce in esso una determinata corrente elettrica.
4.2.1.5 ·11 microfono a condensatore Questo microfono (fig. 4.3 e 4.4) si basa su un principio elettrostatico piuttosto che elettromagnetico, come succede invece nel caso dei microfoni dinamici e di quelli a nastro. La testa o capsula del microfono a condensatore consiste di due lamine molto sottili, una fissa ed una mobile, dette armature. Queste due lamine formano un capacitore (in origine chiamato condensatore, da cui il nome di microfono a condensatore). Un capacitore è un dispositivo elettrico in grado di immagazzinare una carica elettrica; l'ammontare della carica che un capacitore può immagazzinare è dato dal valore della sua capacità e dalla tensione applicata, secondo la
96
CAPITOLO 4
Fig. 4.3
Microfono a condensatore Neumann U-67. (Fonte: Neumann USA)
seguente equazione Q=CV
Q è la carica, in coulomb C è la capacità, in farad V è la tensione, in volt La capacità della capsula è determinata dalla superficie delle due lamine, dal dielettrico, cioè la sostanza presente fra le lamine (che è aria), e dalla distanza fra le lamine stesse (che varia a seconda della pressione sonora). Perciò, le lamine della capsula di un microfono a condensatore formano un capacitore sensibile alle variazioni di pressione sonora (fig. 4.5). Nel design più usato dai costruttori, le lamine sono collegate ai poli di un alimentatodove
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAM ENTO
Fig. 4.4
97
Particolare interno del microfono a condensatore Neumann U-67. (Fonte: Neumann USA)
re in continua, che fornisce una tensione di polarizzazione per il capacitore (fig. 4.6). Gli elettroni sono portati via dalla lamina connessa con il polo positivo dell'alimentatore e attraversano un resistere di grande valore fino alla lamina connessa con il polo negativo dell'alimentatore. Tale processo continua fino a che la carica presente nella capsula (cioè la differenza fra il numero di elettroni presenti sulla lamina caricata positivamente e quelli presenti sulla lamina caricata negativamente) sia uguale alla capacità della capsula per la tensione di polarizzazione. Quando si raggiunge questo equilibrio non scorre più una corrente apprezzabile attraverso il resistere. Se il microfono è raggiunto da un'onda di pressione sonora, la capacità della capsula varia. Se la distanza fra le lamine diminuisce, aumenta la capacità; viceversa se la distanza aumenta, diminuisce la capacità. Secondo la precedente equazione, Q, C e V sono interrelati fra di loro; quindi
98
CAPITOL04
Q
Q
Q
+
+
+
~
~
' '
. ''' ~
'
E C aumenta V diminuisce
C diminuisce V aumenta
Fig. 4.5
Relazioni fra uscita e potenziale, derivate da variazioni di capacità.
se la carica Q è costante e la pressione sonora fa variare la capacità del diaframma C, la tensione V cambierà in maniera proporzionale. Insieme con la capacità delle lamine, un resistere di alto valore dà una costante di tempo del circuito maggiore del ciclo di qualsiasi frequenza audio. (La costante di tempo di un circuito è proporzionale al tempo necessario al circuito stesso per caricarsi o scaricarsi.) Dato che il resistere previene variazioni della carica del condensatore che siano causate dai rapidi cambiamenti in capacità dovuti alla pressione sonora applicata, la tensione presente nel capacitore varia in base alla formula V= Q/C. Il resistere e il capacitore sono in serie con l'alimentazione, così che la somma delle rispettive tensioni eguaglia quella di alimentazione. Quando varia la tensione ai capi del capacitore, cambia in maniera eguale la tensione ai capi del resistere - ma con segno opposto. La tensione ai capi del resistere diventa quindi il segnale in uscita. Dato che il segnale al di fuori del diaframma ha un'impedenza molto alta, il capacitore è alimentato mediante un amplificatore a conversione di impedenza, posizionato nella circuiteria il più vicino possible al diaframma (spesso 2" o meno). Tale amplificatore è messo all'interno del corpo del microfono in modo da prevenire i ronzii, la ripresa di rumori e la perdita di livello del segnale che altrimenti si verificherebbero. Questo è un altro dei motivi per cui un microfono a condensatore necessita di un'a-
Il + v Fig. 4.6
I
L'lV
uscita
Quando l'onda sonora incidente fa diminuire di !ld la distanza d interna al condensatore, la capacità aumenta di un valore pari a !t..C e, per converso, la tensione sulle lamine diminuisce di un valore pari a !l V.
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
Fig. 4.7
99
Microfono AKG C 12VR, val volare. (Fonte: AKG Acoustics, lne.)
limentazione per funzionare. Anche se la maggior parte dei microfoni attualmente in uso ha un FET (transistor ad effetto di campo) per diminuire l'impedenza della capsula, alcuni design più vecchi e di grande fama (e i nuovi rifacimenti di tali modelli) usano delle valvole a gas rarefatto messe all'interno della capsula (fig. 4.7). Questi microfoni di soli-
100
CAPITOL04
to sono molto apprezzati dagli studi o dai collezionisti per il loro suono valvolare; generalmente danno una piacevole colorazione tonale, risultante dal design stesso (spesso hanno un'intelaiatura più ampia e una chiusura a griglia a rete) e dalla distorsione degli armonici pari, oltre ad altre caratteristiche che si incontrano quando si usano le valvole.
4.2.1.6 Il microfono a condensatore a elettrete Questo tipo di microfono opera in maniera simile a quelli a condensatore polarizzati dall' esterno, a parte il fatto che la carica polarizzante è immagazzinata permanentemente all'interno del diaframma o della lamina fissa. Data la presenza di questa carica elettrostatica, non è necessaria un'alimentazione esterna per caricare il diaframma. L'alta impedenza in uscita della capsula richiede però un amplificatore a impedenza variabile, e quindi deve essere presente una alimentazione interna, o phantom.
4.3
Caratteristiche microfoniche
Per soddisfare le molteplici esigenze incontrate nella registrazione in studio e in altri ambienti, i microfoni spesso differiscono nelle loro caratteristiche fisiche ed elettriche globali. Le seguenti nozioni mettono in evidenza queste caratteristiche in modo da aiutare l'utilizzatore a scegliere il microfono migliore per un certo uso.
4.3.1
La risposta direzionale
La risposta direzionale di un microfono si riferisce alla sua variazione in sensibilità (cioè livello di uscita) per diversi angoli di incidenza del suono rispetto all'asse centrale (frontale) del microfono stesso (fig. 4.8). Tale grafico, noto come diagramma polare o risposta polare del microfono, è usato per definire graficamente la sensibilità del microfono rispetto alla direzione di provenienza e alla frequenza di un suono, su 360°. La direzionalità di un microfono può essere classificata in due tipi fondamentali: • la risposta polare omnidirezionale • la risposta polare direzionale. Il microfono omnidirezionale (fig. 4.9) è un dispositivo sensibile alla pressione; il
in asse
Fig. 4.8
Assi direzionali di un microfono.
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
Fig. 4.9
101
Diagramma polare tipico di un microfono omnidirezionale.
suo diaframma reagisce in maniera eguale a tutte le variazioni di pressione sulla sua superficie, senza operare discriminazioni basate sulla posizione della sorgente. Il tipo di ripresa che mostra caratteristiche direzionali è detta a gradiente di pressione; ciò significa che il sistema è sensibile alle differenze di pressione fra le due facce del diaframma. Un microfono a gradiente di pressione assoluto ha un digramma polare bidirezionale, detto a coseno o figura a otto (fig. 4.1 0). La maggior parte dei microfoni a nastro ha diagrammi polari bidirezionali; dato che il diaframma del microfono a nastro è esposto alle onde sonore sia sull'asse anteriore che su quello posteriore, esso è sensibile in maniera eguale ai suoni provenienti da entrambe le direzioni. I suoni provenienti posteriormente rispetto al diaframma danno una tensione che è di 180° fuori fase rispetto al segnale in asse equivalente (fig. 4.11a). I suoni provenienti da 90° fuori asse producono una pressione eguale in valore ma opposta per entrambe le parti del nastro (fig. 4.11 b) e quindi si cancellano sul diaframma, dando come risultato un segnale nullo. La fig. 4.12 illustra graficamente come l'output di un bidirezionale (a gradiente di pressione) e di un omnidirezionale (a pressione) possano essere combinati per ottenere diversi altri diagrammi direzionali (e, in effetti, se ne possono avere una infinità). I diagrammi risultanti più noti sono il cardioide, il supercardioide e l'ipercardioide (fig. 4.13).
Fig. 4.10
Diagramma polare tipico di un microfono bidirezionale.
102
CAPITOL04
sorgente sonora frontale
D
---
sorgente sonora posteriore
·-
sorgente sonora
a) Fig. 4.11
b)
a 90°
Sorgenti sonore in asse e a 90° fuori asse rispetto al diaframma di un microfono a nastro. a) Il nastro è sensibile ai suoni provenienti anteriormente e posteriormente. b) Onde sonore provenienti da 90° fuori asse.
Il microfono a bobina mobile può dare una risposta di tipo cardioide se presenta una apertura nella parte posteriore della sua capsula; essa serve da labirinto acustico per creare un ritardo o resistenza acustica. Un feltro leggero o un foglio di nylon sono spesso usati per attenuare la risonanza del diaframma su tutte le frequenze. N ella fig. 4.14a, è raffigurato un microfono dinamico con risposta cardioide che riceve un segnale sonoro in asse (a 0°). In realtà il diaframma riceve due segnali: quello incidente frontalmente e quello posteriore in ritardo. In questo caso il segnale in asse esercita una pressione positiva sul diaframma e si porta anche a 90° verso l'apertura laterale, dove viene ritardato di altri 90° (trovandosi così sfasato di 180° nella parte posteriore del diaframma). Durante tale periodo di ritardo, il segnale in asse comincia a esercitare una pressione
non direzionale
combinazione
energia risultante per sorgenti sonore casuali
Fig. 4.12
R2f R,
= o o< R2<
1/3
R,
<1/3
R21 R,
1/3
=1
R21 R, > 1
>1/3
1
Diagrammi direzionali risultanti da diversi diagrammi di ripresa bidirezionali e non direzionali.
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
davanti
davanti
oo
oo
180° dietro
180° dietro
davanti
davanti
oo
180° dietro
103
o
o
davanti
oo
180° dietro
180° dietro
Fig. 4.13
Diversi diagrammi polari, che rappresentano la sensibilità rispetto all'angolo di incidenza.
negativa sul diaframma, venendosi a trovare ora in fase con il segnale posteriore ritardato. Dato che le pressioni esistenti sulle due opposte facce del diaframma sono in fase, si ha un ben preciso segnale in uscita. La fig. 4.14b mostra un suono che si origina a 180° fuori asse rispetto al microfono. Il segnale si porta a 90° lateralmente al microfono ed entra nel labirinto di ritardo, venendo quindi ritardato di altri 90° (in totale 180°). Anche il suono che colpisce la parte frontale del diaframma è stato ritardato di 180° (a causa
104
CAPITOL04
a) apertura posteriore per il ritardo di fase
liffi_ l~~~-
goo
b) Fig. 4.14
goo
segnale luori asse di 180°
apertura posteriore per il ritardo di fase
Proprietà direzionali di un microfono cardioide. a) Segnali che arrivano in fase al diaframma, e producono un' uscita di livello massimo. b) Segnali che arrivano al diaframma 180° fuori fase e si cancellano. L'uscita risultante ha un valore ridotto.
del tempo necessario per girare attorno all'elemento di ripresa) ed è perciò acusticamente fuori fase rispetto alla parte posteriore del diaframma. Ciò si traduce in una serie di cancellazioni acustiche, e quindi il segnale in uscita sarà nullo o molto basso. L'attenuazione di tale segnale fuori asse, rispetto a un segnale in asse dello stesso valore, è nota come discriminazione fronte - retro di un microfono ed è espressa in decibel. In molti microfoni a condensatore, tramite un interruttore, si può passare da un diagramma a un altro; è un'operazione di tipo elettrico che si serve di un sistema di capsula a doppia membrana montata attorno ad una lamina centrale (fig. 4.15). Se la configurazione di queste capsule è in fase elettricamente, si ha un diagramma polare omnidirezionale; se sono configurate fuori fase, si ha un diagramma bidirezionale. Le variazioni comprese fra questi due stati (ottenibili in modo continuo o a scatti prefissati) danno altri diagrammi, come il supercardioide e l'ipercardioide.
4.3.2
La risposta in frequenza
La curva di risposta in frequenza in asse di un microfono è la misurazione del suo output su tutto lo spettro dell'udibile, dato un segnale in ingresso costante in asse. Tale curva, che è rappresentata graficamente come livello di uscita (in decibel) rispetto alla frequenza, dà informazioni importanti e indica come un microfono reagisce a determinate frequenze. Un microfono può essere progettato per rispondere in maniera eguale a tutte le frequenze. In questo caso si dice che ha una risposta in frequenza piatta (jlat) (fig. 4.16a). Altri microfoni possono essere disegnati per enfatizzare o attenuare la risposta nella
105
I MICROFONI: CARATIERISTICHE E FUNZIONAMENTO
so
(!)
c
(!)
"C "(3
,!;
o c
o ::l cn
Fig. 4.15
Diversi diagrammi polari che si possono ottenere combinando due capsule cardioidi poste una di spalle all'altra. 20
m
!
10
l
:s.
o cc o c. -10
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·~
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.........
---
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- 20
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-
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l
ripresa minima a 180° __l_____
-30
a)
/,
20
50
100
500 1k frequenza (Hz)
200
2k
5k
10k
20k
20
m
10
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~
-
o cc cn o c. -10 cn
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............
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-
'
500
1k
2k
5k
\
;'"'.
\
'· .......
10k
20k
frequenza (Hz)
Fig. 4.16
Curve di risposta in frequenza. a) Curve di risposta dell' AKG C-460B/CK61 ULS. b) Curve di risposta dell' AKG D321. (Fonte: AKG Acoustics, l ne.)
106
CAPITOL04
parte alta, nella parte media o in quella bassa dello spettro audio (fig. 4.16b). Le curve di risposta in frequenza di fig. 4.17 sono basate su misurazioni in asse e mostrano risposte di segnali accettabili. Alcuni design, comunque, danno risposte più che irregolari se usano misurazioni fuori asse. Questa colorazione del segnale può diventare molto evidente quando il microfono opera in una zona in cui i suoni fuori asse (sotto forma di dispersione) raggiungono l'elemento di ripresa, traducendosi in un cambiamento delle caratteristiche timbriche. La risposta in frequenza fuori asse di un microfono (che indica la fedeltà del microfono nel riprendere suoni fuori asse) può essere rappresentata graficamente assieme alla curva in asse (come si può vedere nelle curve di risposta tratteggiate delle fig. 4.16a e 4.16b e nella curva di risposta fuori asse della fig. 4.17).
4.3.2.1 Caratteristiche di risposta in frequenza alle basse frequenze Alle basse frequenze, il rimbombo di sottofondo (dato da vibrazioni di alto livello nella regione compresa fra i 3 Hz e i 25 Hz) può essere trasmesso in uno studio o in una sala, oppure attraverso la superficie di un pavimento grande e non opportunamente costruito. Si può eliminare questo effetto indesiderato in uno qualunque dei tre modi seguenti: • usare una gabbia elastica (shock mount) per isolare il microfono dalle vibrazioni provenienti dal pavimento e dall'asta; • usare un microfono che abbia una limitata risposta in frequenza alle basse; • diminuire l'ampia risposta in frequenza di un microfono mediante l'uso di filtri taglia-basso (rolloff). Un altro fenomeno che si verifica nella maggior parte dei microfoni direzionali è
T
-10 --
-20 . 20
50
100
200
500
1k
2k
-
-r-
5k
10k
20kHz ---
·-----
- 1o 1-f- -
- 20 20
50
100
200
500
1k
2k
5k
10k
20kHz
5k
10k
20kHz
- !-
0/180°
-+ -10 -20 f-20
Fig. 4.17
-
50
100
200
500
1k
2k
Curve di risposta in frequenza del Microtech UM70S, per differenti angoli di incidenza del suono. (Fonte: Microtech Gefell GMBH)
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
107
noto come effetto prossimità. Esso provoca un incremento nella risposta alle basse frequenze man mano che la sorgente sonora si avvicini al microfono; si nota moltissimo quando la sorgente sia a meno di 30 cm rispetto al microfono stesso. Questo effetto di incremento alle basse aumenta proporzionalmente alla diminuzione della distanza, ed è, in un certo modo, maggiore per microfoni bidirezionali rispetto a microfoni con diaframma cardioide. Per compensare questo effetto sui microfoni è spesso presente un filtro che tagli le basse frequenze: esso riporta la risposta alle basse frequenze ad una curva di risposta piatta e ad un bilanciamento che suoni più naturale; di solito lo si mette in funzione tramite un interruttore posizionato sul corpo del microfono oppure tramite la sezione di equalizzazione di un mixer. Un altro modo di eliminare l'effetto prossimità, e l' enfatizzazione delle lettere p e b dette plosive, è quello di sostituire il microfono direzionale con un omnidirezionale (a pressione), se si sta attuando un microfonaggio ravvicinato. Tuttavia tale incremento nella risposta alle basse frequenze è molto apprezzato dai cantanti, i quali lo sfruttano se hanno una voce piuttosto sottile, per ottenere una sonorità più piena e ingrossata rispetto a quanto non sia nella realtà. In molti casi il microfono direzionale è quindi diventato una parte fondamentale della sonorità voluta da un artista.
4.3.3 La risposta ai transienti La risposta ai transienti costituisce un aspetto molto significativo, pur non rientrando ancora in un sistema di misurazione standard (fig. 4.18a). La risposta ai transienti è la misura della velocità di reazione del diaframma di un microfono all'onda sonora. Tale valore varia ampiamente a seconda dei microfoni ed è una delle ragioni fondamentali della differenziazione di sonorità fra le tre tipologie più importanti di trasduttori. Il diaframma di un microfono dinamico, che può essere abbastanza grande (fino a 6,5 cm), unito alla bobina mobile, oppone una notevole massa se paragonata con l'intensità del-
a)
b)
c)
Fig. 4.18
Tipica risposta ai transienti di diversi tipi di microfoni. a) Microfono dinamico. b) Microfono con doppio nastro. c) Microfono a condensatore, di alta qualità.
108
CAPITOL04
l'onda sonora incidente. Quindi un microfono dinamico può reagire molto lentamente ad un'onda sonora, dando un suono duro. In confronto, il diaframma di un microfono a nastro è molto più leggero, e quindi ha una risposta ai transienti molto superiore (sempre che il nastro stesso sia in ottime condizioni di lavoro e non sia deformato da un uso errato). Anche il microfono a condensatore ha un diaframma estremamente leggero, il cui diametro varia da 0,6 a 6,5 cm, con uno spessore di circa 0,00375 cm. Ciò significa che il diaframma stesso offre una resistenza meccanica molto piccola all'onda di pressione sonora, permettendogli quindi di seguire l'onda stessa accuratamente lungo tutto lo spettro delle frequenze.
4.3.4
Caratteristiche di uscita
Le caratteristiche di uscita di un microfono si riferiscono alla misura della sua sensibilità, del rumore equivalente, delle caratteristiche di distorsione, di impedenza e altri tipi di risposta in uscita. 4.3.4.1 Valutazione della sensibilità
Può essere definita come il livello in uscita (in volt) che un microfono produce, dato un livello in ingresso specifico e standardizzato (espresso in dB SPL). Tale specifica implica che sia necessario un certo grado di amplificazione per portare il segnale microfonico allivello di linea (-l O dBV o + 4 dBm). Tale valore permette inoltre alla persona che sta registrando di giudicare agevolmente le differenze di livello di uscita fra due microfoni. Un microfono con un valore di sensibilità maggiore produce una tensione in uscita del segnale maggiore rispetto a un microfono con una sensibilità inferiore, supposto che essi siano raggiunti dalla stessa pressione sonora. 4.3.4.2 Valutazione del rumore equivalente
Il rumore equivalente di un microfono può essere considerato come il rumore di fondo elettrico proprio dell'apparecchio; esprime il valore in dB SPL che dovrebbe avere un'onda sonora captata dal microfono stesso per produrre in uscita una tensione pari a quella del rumore proprio del microfono. In generale, un microfono non conferisce un rumore notevole a un sistema, se paragonato allo stadio di amplificazione e al nastro usato in una catena di registrazione analogica. Comunque, con i miglioramenti nella tecnologia digitale, tali valutazioni sul rumore proprio assumono sempre maggior interesse. Nei microfoni dinamici o a nastro, il rumore è generato dagli elettroni che si muovono all'interno della bobina o del nastro stesso; nei microfoni a condensatore la maggior parte del rumore è generato dal preamplificatore interno. Alcuni tipi di microfoni apportano ' un rumore maggiore rispetto ad altri; perciò bisogna fare molta attenzione nella scelta del microfono adatto per applicazioni critiche. 4.3.4.3 Caratteristiche di distorsione
Così come l'utilizzo di un microfono è limitato verso il basso dal suo rumore proprio, è parimenti limitato verso l'alto dalla sua incapacità di gestire livelli di pressione molto
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
109
alti, che causano problemi di distorsione. In termini di distorsione, il microfono dinamico è estremamente resistente, spesso capace di sopportare pressioni sonore di 140 dB. Di solito anche un microfono a condensatore non darà distorsione - con esclusione dei livelli più estremi di pressione sonora. Tuttavia i condensatori differiscono dai dinamici per il fatto che ad alti livelli acustici l' output della capsula può essere sufficiente per mandare in distorsione il preamplificatore del microfono. Per evitare che ciò avvenga, molti condensatori hanno un interruttore di attenuazione, detto pad, immediatamente successivo all'uscita del trasduttore, e che serve a ridurre il livello del segnale e quindi la distorsione di sovraccarico. Quando si inserisce il pad nel circuito microfonico, bisogna ricordarsi che il rapporto segnale rumore del microfono stesso viene ridotto di un ammontare pari a quello dell'attenuazione. Perciò è saggia abitudine togliere il pad se si usa il microfono in condizioni di pressione sonora normale.
4.3.4.4 Impedenza del microfono I microfoni sono disponibili con diverse impedenze in uscita. L'impedenza in uscita è un valore usato per uniformare la capacità di rendere segnale di un' apparecchiatura con i requisiti di ricezione di segnale (impedenza in ingresso) di un'altra apparecchiatura. L'impedenza è misurata in ohm (Q) e il suo simbolo è Z. L'impedenza in uscita dei microfoni comunemente usati è di 50 Q, o dai 150 ai 250 ohm (bassa impedenza) e dai 20 ai 50 kQ (alta impedenza). Ciascun valore di impedenza ha i suoi vantaggi. In passato i microfoni ad alta impedenza erano meno costosi, dato che l'impedenza in ingresso degli amplificatori a valvole era molto alta; per essere usati con microfoni a bassa impedenza, gli amplificatori a valvole necessitavano di trasformatori in ingresso molto costosi. Tutti i microfoni dinamici, comunque, sono a bassa impedenza, e quelli che hanno alta impedenza la raggiungono mediante l'utilizzo di un trasformatore interno elevatore di impedenza. Uno svantaggio dei microfoni ad alta impedenza è la sensibilità dei loro cavi ad alta impedenza alla capacità di rumore elettrostatico, come quello provocato, per esempio, da motori elettrici o da luci al neon; tutto ciò rende necessario l'uso di cavi schermati. Nondimeno l'utilizzo di un conduttore avvolto da uno schermo crea in pratica un condensatore il quale è, a tutti gli effetti, connesso con l'uscita del microfono. All'aumentare della lunghezza del cavo, la sua capacità aumenta fino a che, per una lunghezza compresa fra 6 e 7,5 m, la capacità del cavo comincia ad attenuare le alte frequenze nel segnale in uscita dal microfono. Per tale motivo i microfoni ad alta impedenza sono poco usati nella registrazione professionale. I microfoni ad impedenza molto bassa (50 Q) hanno il vantaggio che i loro cavi sono praticamente insensibili ai problemi dati dalle cariche elettrostatiche, ma sono sensibili ai rumori di sottofondo e ronzii provocati da campi elettromagnetici, come quelli generati dalle linee di corrente alternata. La ripresa di tali interferenze può essere eliminata mediante l'uso di cavi a doppia spirale, per mezzo dei quali le correnti indotte magneticamente in questi cavi viaggiano in direzione reciprocamente opposta, e si cancellano quando arrivano allo stadio di ingresso microfonico bilanciato del mixer. Le linee microfoniche con impedenza dai 150 ai 250 Q presentano perdite di segnale molto contenute e possono essere usate con cavi microfonici lunghi fino a diverse centinaia di metri. Queste sono meno sensibili alla ripresa di correnti elettromagnetiche rispetto alle linee a 50 Q, ma sono più sensibili a quelle elettrostatiche. Perciò viene usato un cavo schermato a doppia spirale e si ottengono livelli di rumo-
11 0
CAPITOLO 4
conduttore
~/~:\ connettore 1/4" Fig. 4.19
Linea microfonica sbilanciata.
re molto bassi grazie all'utilizzo di una linea bilanciata. All'interno di tale linea due fili portano il segnale, mentre un terzo conduttore, un filo e/o una schermatura, viene usato come massa, cioè come neutro. Nessuno dei due conduttori del segnale è direttamente connesso con la massa. D'altro canto, i microfoni ad alta impedenza o gli strumenti che entrano in line usano circuiti sbilanciati (fig. 4.19), in cui un filo porta il segnale con potenziale positivo fino all'apparecchiatura, mentre il secondo filo, che serve come massa, viene usato in pratica per completare il percorso del circuito di ritorno del segnale. Le linee bilanciate si basano sul principio che la corrente alternata di un segnale audio avrà polarità opposta nei due conduttori, mentre qualunque rumore di origine elettrostatica o elettromagnetica sarà simultaneamente indotto in entrambi i conduttori con la stessa polarità (fig. 4.20). Il trasformatore in ingresso o l'amplificatore che bilancia risponderà solo alla differenza di tensione fra i due conduttori, e ciò si tradurrà nella cancellazione del segnale non desiderato, mentre il segnale musicale resterà inalterato. · Nella grande maggioranza degli studi, le linee di trasmissione sono linee bilanciate a 200 Q con schermatura solo all'uscita del preamplificatore e all'impugnatura del microfono. Lo standard adottato per una corretta polarità di un cavo bilanciato, il connettore bilanciato XLR, specifica che il piedino (pin) 2 è il polo positivo, o caldo, e il 3 è il polo negativo o freddo. La schermatura esterna e il cavo di massa sono connessi con il piedino l. Se il polo caldo o freddo di un cavo microfonico bilanciato sono invertiti per errore, in uno studio di registrazione, è possibile che molti microfoni (o altre apparecchiature interessate) si trovino con le polarità invertite. Per esempio, se uno strumento è ripreso con due microfoni che non hanno la stessa fase, può venire cancellato totalmente o parzialmente quando mixato in mono.
~Il
Il~ +(caldo) -(freddo)
massa collegata al telaio del microfono
Fig. 4.20
Linea microfonica bilanciata.
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
111
4.3.4.5 L'alimentazione phantom La maggior parte dei microfoni a condensatore professionali attualmente usati non ha bisogno, per poter funzionare, di una batteria di alimentazione interna, esterna oppure di una fornitura di corrente alternata. Essi sono stati progettati per essere alimentati direttamente dalla consolle per mezzo di una alimentazione phantom, cioè fantasma. Questa opera fornendo una tensione positiva in corrente continua di + 48 volt a entrambi i conduttori (piedini 2 e 3) della linea microfonica bilanciata. Questa tensione è equamente distribuita mediante resistenze di pari valore (4, 7 kQ, con una tolleranza di ±l% sono valori accettabili), in modo che non ci sia una differenza di potenziale fra i due conduttori. La parte positiva della tensione in corrente continua non è perciò elettricamente visibile lo stadio di ingresso di un preamplificatore microfonico bilanciato. Invece viene recepito solo il segnale audio che è stato simultaneamente portato sui due conduttori (fig. 4.21). Il circuito in corrente continua è completato fornendo la parte negativa dell'alimentazione al terzo conduttore del cavo o alla schermatura. Le resistenze usate per distribuire la corrente ai conduttori del segnale possono dare un certo grado di isolamento rispetto gli altri ingressi microfonici in una consolle. Se un conduttore di segnale fosse accidentalmente mandato in corto circuito con la massa (come potrebbe effettivamente accadere se si usassero cavi difettosi o XLR sbilanciati), l'alimentazione dovrebbe comunque essere in grado di fornire potenza agli altri microfoni presenti nel sistema. Se due o più ingressi sono in corto circuito, comunque, la tensione dell'alimentazione phantom potrebbe scendere a livelli troppo bassi per essere utilizzata.
4.4
Tecniche di ripresa microfonica
Ciascun microfono ha caratteristiche sonore proprie dovute al suo design ed alle sue specifiche. Molti fra questi modelli e tipi possono essere usati per svariate applicazioni, e sta al fonico scegliere il microfono più adatto al lavoro che deve fare; e comunque questo è solo l'inizio. Il posizionamento del microfono (sia che venga utilizzato per una tecnica di ripresa d'ambiente sia per una ripresa ravvicinata) ha un ruolo importante nel cercare di ottenere la sonorità voluta. Bisogna sottolineare fin dall'inizio che il posizionamento del microfono è un'arte ed è uno dei fondamenti della professione di tecnico del suono. Tecniche di microfonaggio attualmente considerate errate potrebbero diventare pratica comune fra 5 anni; lo sviluppo di nuovi generi musicali porta anche allo sviluppo di nuove tecniche di registrazione, e ciò apporta nuova linfa nel mondo della produzione musicale. La registrazione è una forma d'arte; come tale è totalmente aperta a innovazioni e alla sperimentazione, che contribuiscono a mantenere vitali sia l'industria che la musica stessa. :cavo: '
o
Il
trasformatore amplificatore d'ingresso
..-+--------'---\--'-------1---
' '
pin 1:
Fig. 4.21
'
Sistema di a limentazione phantom .
l(
l 12
4.4.1
CAPITOLO 4
Caratteristiche di ripresa in funzione della distanza dalla sorgente
Nell'approccio attuale alla registrazione in studio e dal vivo, quattro tipologie fondamentali di posizionamento microfonico sono legate direttamente alla distanza del microfono dalla sorgente sonora: microfonaggio distanziato, microfonaggio ravvicinato, microfonaggio d'accento e microfonaggio d' ambiente. Queste tipologie sono descritte nei seguenti paragrafi. 4.4.1.1
Microfonaggio distanziato
In questo caso, illustrato nella fig. 4.22, uno o più microfoni sono posizionati ad una distanza di l m, o superiore, dalla sorgente. Questa tecnica dà i due risultati seguenti: • permette di riprendere una grande parte dello strumento o dell'insieme musicale che sta suonando, e perciò preserva il bilanciamento tonate complessivo dello strumento o dell'insieme. Spesso si può ottenere un bilanciamento tonale naturale posizionando un microfono ad una distanza quasi uguale alla dimensione dello strumento o della sorgente sonora;
o
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/t' l l l l l l
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riflesso /
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l l l l
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//
Fig. 4.22
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' ',
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1 l l l
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1
riflesso ', ' ', ' '
',
d'1retto
/' /
''
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''
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''
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''
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/
'
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'
Esempio di una ripresa distanziata.
/
113
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
• permette di includere l'ambiente nella ripresa del microfono e di combinarlo con il segnale del suono diretto. Il microfonaggio distanziato è spesso usato per la ripresa di grandi gruppi musicali (per esempio un'orchestra o un coro). In tale situazione, la ripresa si basa anche sulle caratteristiche acustiche dell'ambiente; il microfono è posizionato ad una distanza tale da ottenere il giusto bilanciamento fra l'insieme musicale e l'ambiente. Questo bilanciamento è determinato da un certo numero di fattori, comprese le dimensioni della sorgente sonora e le caratteristiche di riverbero della stanza. Le tecniche di microfonaggio distanziato tendono ad aggiungere una sensazione di spazialità e di ariosità a una registrazione. Tuttavia esse possono dare alcuni svantaggi se le caratteristiche acustiche della sala, della chiesa o dello studio non sono particolarmente buone: riflessioni inadatte o scarse spesso creano una registrazione smorta o poco definita. Per evitare tale problema il tecnico del suono può agire in uno dei seguenti modi: • apportare correzioni temporanee alle riflessioni scarse o eccessive della stanza usando pannelli riflettenti o, nel caso contrario, assorbenti; • posizionare il microfono più vicino alla sorgente ed aggiungere riverberazione artificiale. Quando il microfonaggio distanziato di uno strumento è usato per riprendere una parte della sonorità della stanza, il posizionamento del microfono ad una altezza casuale potrà tradursi in un suono cupo, e ciò è dovuto alle cancellazioni di fase che si verificano fra il suono diretto e il suono riflesso dal pavimento (fig. 4.23). 3
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frequenza (Hz)
Fig. 4.23
Risposta in freq uenza ri sultante da un microfono che riceve il suono diretto di una sorgente e lo stesso suono ritardato.
114
CAPITOL04
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Fig. 4.24
Microfono a pannello.
Il suono riflesso dal pavimento segue un percorso più lungo rispetto a quello del suono che arriva al microfono direttamente. Le frequenze per le quali la lunghezza di questo percorso aggiunti vo è pari alla metà della lunghezza d'onda - oppure a un multiplo intero dispari della metà della lunghezza d'onda- arrivano sfasate di 180° rispetto al suono diretto, provocando delle cadute nella risposta in frequenza del segnale in uscita dal microfono. Dato che il suono riflesso è a un livello inferiore rispetto al suono diretto (e ciò è dovuto alla maggior lunghezza del suo percorso e alla perdita d'energia che si verifica quando colpisce il pavimento), spesso la cancellazione è solamente parziale. Avvicinando il microfono al pavimento si riduce la distanza percorsa dal suono e si aumenta la frequenza a cui si verificano le cancellazioni. In pratica, una altezza compre-
Fig. 4.25
Microfono a pannello PZM-30D. (Fonte: Crown lnternational, lnc.)
- - ---
115
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
sa fra 0,3 e O, 15 cm comporta che le cancellazioni a frequenza maggiore siano al di sopra dei l O kHz. In un design microfoni co di questo tipo, noto come microfono a pannello (fig. 4.24 e 4.25), un diaframma a condensatore a elettrete viene posto accuratamente ad una distanza compresa fra i valori sopra citati rende questo tipo di microfono un'ottima scelta per la ripresa distanziata, nel caso lo si posizioni sul pavimento, su una parete o su un grande pannello.
4.4.1.2 Microfonaggio ravvicinato In questo caso il microfono viene posizionato a una distanza compresa fra i 3 ed i 90 cm dalla sorgente sonora. Questa tecnica di microfonaggio, di uso molto comune, dà principalmente due risultati: • crea una sonorità presente e corretta; • esclude efficientemente l'ambiente. Dato che l'intensità sonora diminuisce in proporzione al quadrato della distanza dalla sorgente, un suono che si origina a 1,8 m dal microfono ha un livello insignificante se paragonato a quello dello stesso suono ad una distanza di 8 cm dallo stesso microfono (fig. 4.26). Ne deriva che soltanto il suono in asse, desiderato, è registrato sul nastro; tutti i suoni estranei non vengono ripresi, in pratica. Quando il suono emesso da uno strumento è ripreso da un microfono vicino che è usato per riprendere un altro strumento, si verifica un rientro. Dato che i microfoni riprendono sia i suoni diretti sia i rientri (fig. 4.27), può essere difficile mantenere il controllo sulle singole tracce durante il mixaggio senza influenzare il livello e le caratteristiche sonore delle altre tracce. Bisogna cercare di evitare tali condizioni nello studio, tutte le volte che è possibile.
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Fig. 4.26
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Il microfonaggio ran icinato riduce gli effetti dell'ambiente acustico.
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CAPITOL04
sorgente distante
suono diretto
Fig. 4.27
Rientro, vale a dire ripresa di un segnale non diretto.
Per evitare i problemi dati dai rientri si può usare singolarmente o anche combinati fra di loro, i quattro seguenti metodi: • avvicinare i microfoni ai rispettivi strumenti, come si vede nella fig. 4.28a; • mettere una barriera acustica (un pannello divisore/fonoassorbente) fra i due strumenti, come si vede nella fig. 4.28b;
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b) Fig. 4.28
Due metodi per ridurre i rientri. a) I microfoni sono posizionati vicini alle rispettive sorgenti. b) Si usa una barriera acustica per ridurre i rientri.
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
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117
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Fig. 4.29
Esempio della regola 3 : l.
• usare microfoni direzionali; • allontanare gli strumenti fra di loro. Tutte le volte che si microfona uno strumento da una distanza ravvicinata, (o quasi ravvicinata), è buona pratica seguire la regola 3 : l. Questa regola afferma che per mantenere l'integrità di fase fra i microfoni e la sorgente sonora, la distanza fra i due microfoni dovrà essere almeno tre volte la distanza che c'è tra il microfono più vicino alla sorgente e la sorgente stessa (fig. 4.29). Anche se il microfonaggio ravvicinato di una sorgente sonora offre molti vantaggi, un microfono dovrebbe essere posizionato vicino ad una sorgente solo nella misura necessaria, e non il più vicino possibile, perché un microfonaggio eccessivamente ravvicinato potrebbe dare una colorazione alla qualità timbrica registrata della sorgente. Dato che queste tecniche di solito si basano su una distanza compresa fra i 2,5 ed i 15 cm, il timbro dell'intera sorgente sonora non può essere ripreso. Piuttosto, il microfono può essere così vicino alla sorgente che soltanto una piccola porzione di essa viene in effetti sentita, conferendo un timbro relativo ad un'area specifica. A distanze così ravvicinate, muovere il microfono anche di poco può cambiare il timbro complessivo. Si può cercare di usare uno dei tre seguenti rimedi: • spostare il microfono lungo la superficie della sorgente sonora, fino a che non si ottiene il timbro desiderato; • posizionare il microfono ad una distanza maggiore dalla sorgente sonora, per avere un angolo di ripresa più grande, migliorando perciò la fusione complessiva. • equalizzare il segnale fino a che non si ottiene il bilanciamento desiderato.
4.4.1.3 Microfoni d'accento La ripresa complessiva e le qualità timbriche di uno strumento ripreso con un microfonaggio distanziato e con un microfonaggio ravvicinato differiscono molto fra di loro. In certi casi è difficile registrare un bilanciamento naturale quando si mettono insieme queste due tecniche. Per esempio, se gli strumenti solisti in un'orchestra necessitano di un microfonaggio aggiuntivo per avere maggio r presenza o volume, posizionando il microfono troppo vicino si ha una ripresa cnn un a sonorità troppo presente, innaturale, e fuori dal contesto rispetto alla ripresa distan z i~t ta dell'orchestra. Per evitare questo problema, ci si può ser-
118
CAPITOL04
o Fig. 4.30
microfono di ripresa globale
o
Microfono d'accento collocato a una distanza appropriata.
vire di un compromesso per quel che riguarda la distanza (e di conseguenza il bilanciamento tra le due riprese). Un microfono messo entro questa distanza di compromesso per riprendere uno strumento o una sezione di un insieme musicale più grande è detto microfono d'accento (fig. 4.30). Quando si usa un microfono d'accento, bisogna fare attenzione al posizionamento e al tipo di ripresa. Il valore del segnale d 'accento introdotto nel mixaggio non dovrebbe cambiare il bilanciamento tra il solista e gli altri elementi dell'orchestra. Una buona ripresa d'accento aggiunge solo una certa presenza ad un passaggio del solista e non deve essere percepita come una ripresa separata.
4.4.1.4 Microfoni d'ambiente Un microfono d'ambiente è posizionato ad una distanza tale che il suono riverberato, o suono della stanza, è prevalente rispetto al segnale diretto. La ripresa dell'ambiente è spesso effettuata usando una coppia di cardioidi in tecnica stereofonica, che di solito è mixata con microfoni posizionati più vicini. Per valorizzare una registrazione, si può usare una ripresa microfonica d'ambiente nei seguenti modi: • nella registrazione di un concerto, i microfoni d' ambiente possono essere posizionati nella sala per ristabilire la riverberazione naturale che si perde con l'uso di microfoni ravvicinati; • nella registrazione di un concerto, i microfoni d'ambiente possono essere puntati verso il pubblico per riprendere la reazione e gli applausi del pubblico stesso; • nella registrazione in studio, i microfoni d'ambiente possono essere usati per aggiungere le caratteristiche acustiche naturali dello studio ad un suono che viene registrato.
4.4.2
Tecniche di microfonaggio stereofonico
Per quanto concerne questa discussione, l'espressione tecniche di microfonaggio stereofonico si riferisce all'uso di due microfoni per ottenere una immagine stereo. Tali tec-
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
119
niche possono essere usate per un microfonaggio sia ravvicinato sia distanziato di cori, di un ensemble grande o piccolo che sia, oppure di un singolo strumento in ambiente aperto o in studio. L'unico limite che si può porre è dato dalla propria immaginazione. Sono disponibili tre tecniche fondamentali per un microfonaggio stereo che usi due microfoni: la tecnica a microfoni distanziati, la tecnica X-Y e la M-S. I microfoni distanziati possono essere posizionati di fronte ad uno strumento o ad un insieme (in una collocazione sinistra/destra), per ottenere una immagine stereo globale. Questa tecnica consente di posizionare i microfoni a qualunque distanza compresa fra pochi centimetri ed una decina di metri (a seconda delle dimensioni dello strumento o del gruppo musicale) e usa informazioni temporali e di ampiezza per creare una immagine stereo. Uno dei difetti più evidenti di questa tecnica è la possibilità di avere differenze di fase fra i due canali, dovute alle differenze di tempi di arrivo ad un microfono, rispetto all'altro. Quando sono sommati in mono, tali differenze di fase possono tradursi in variazioni nella risposta in frequenza o in parziali cancellazioni relativamente ai vari strumenti o alle componenti sonore nel campo di ripresa. La tecnica X-Y sfrutta le differenze di intensità dei segnali in arrivo; tale tecnica usa infatti solo le informazioni di ampiezza per determinare la direzione dei suoni. Nella tecnica X-Y, due microfoni direzionali, dello stesso identico modello e costruzione, sono posizionati in modo che le loro membrane siano il più vicine possibile (senza però che si tocchino) e con una certa angolazione reciproca. L'asse centrale fra i due microfoni è rivolto perpendicolarmente allo strumento e gli output dei microfoni sono indirizzati a destra e a sinistra con il pan. Anche se i due microfoni sono così vicini, l'immagine stereo risultante è eccellente - spesso migliore rispetto a quella della tecnica a microfoni distanziati. Un ahro vantaggio consiste nel non avere problemi di fase apprezzabili, ed è dovuto alla vicinanza estrema dei
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Fig. 4.31
Tecnica stereo X- Y. a) Coppia di cardioidi incrociati. b) Tecnica Blumlein. bidirezionali incrociati.
120
Fig. 4.32
CAPITOL04
Microfono stereo coincidente Shure VP88. (Fonte: Shure Brothers, lnc.)
microfoni. L'angolo fra i due microfoni può essere variato per adattarsi alla ripresa che si vuole effettuare, e di solito si preferiscono angoli compresi fra i 90° e i 135°. Generalmente si usano microfoni con diagramma polare cardioide (fig. 4.31 ), anche se due bidirezionali incrociati (tecnica Blumlein, nome che deriva dal suo inventore, Alan Dower Blumlein) danno eccellenti risultati per quel che riguarda la ripresa dell' ambiente (fig. 4.31 b). Sono attualmente disponibili anche microfoni stereo che hanno due diaframmi all'interno della stessa capsula- con il diaframma superiore che di solito è ruotabile di 180° in modo che possano essere adattati a diverse angolazioni per tecnica X-Y coincidente (fig. 4.32). Un'altra tecnica coincidente è la M-S (o mid-side) che è illustrata nella fig. 4.33, ed è simile alla X-Y in quanto usa due diaframmi molto ravvicinati fra loro e nella maggior parte dei casi viene effettuata con un microfono stereo come quello in fig. 4.32. Questa
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Fig. 4.33
Tecnica stereo M-S.
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tecnica differisce dalle due precedenti per il fatto che necessita di un trasformatore esterno detto matrice (matrix) , che opera assieme ai microfoni. Nella tecnica M-S classica, la capsula usata come elemento centrale (mid o M) ha diagramma polare cardioide orientato verso la sorgente sonora. L'altra capsula, vale a dire l'elemento laterale (side o S), ha un diagramma a otto rivolto ai lati, cioè perpendicolarmente rispetto al M- con il punto di ripresa nullo che coincide con l'asse principale del microfono cardioide. L'elemento laterale recepisce la sonorità dell'ambiente, mentre l'elemento centrale riprende principalmente il suono diretto degli strumenti. I segnali dei due elementi sono poi mixati assieme per mezzo della matrice, per ricostruire l'immagine stereo; variando il rapporto fra l'elemento centrale e quello laterale, si può avere una sonorità dell' immagine stereo più vicina o più distante e di conseguenza più ristretta o più ampia senza muovere fisicamente i microfoni.
4.4.3
Registrazione in diretta
Il segnale di uno strumento elettrico (una chitarra, una tastiera, ecc.) può essere registrato direttamente su nastro senza usare un microfono. Questa possibilità fornisce una sonorità più presente e più pulita bypassando, cioè evitando, le caratteristiche di distorsione di un amplificatore. Riduce anche i rientri negli altri microfoni, eliminando appunto l'amplificatore. In uno studio di registrazione, la direct box (D.l.) (fig. 4.34) funge da interfaccia fra uno strumento elettrico e il mixer per i seguenti motivi: • riduce l'output a livello di linea di uno strumento, portandolo a livello microfonico, in modo da poter essere inserito direttamente nel mixer; • cambia l'alta impedenza di uscita di uno strumento (una linea sbilanciata) nella bassa impedenza (una linea bilanciata) richiesta dal modulo di ingresso della consolle; • isola elettricamente il percorso di un segnale audio (riducendo quindi la possibilità di innescare un anello di massa).
Fig. 4.34
La D.l. box. (Fonte: Whirlwind Music Dist. lnc.)
122
CAPITOL04
Nella maggioranza dei casi, l'output dello strumento è connesso direttamente nella D.l. box (in cui viene abbassato in quanto ad impedenza e a livello) e l'uscita della D.l. box è quindi inviata al mixer. Se si vuole un suono più sporco o più distorto, alcune D.l. box permettono di prendere un segnale ad alto livello direttamente dall'uscita destinata allo speaker di un amplificatore. Una D.l. box e un microfono possono essere mixati per creare una accattivante combinazione del suono pieno e incisivo, proveniente dal microfono, con la nitidezza del suono diretto. Questi segnali possono essere combinati per la registrazione su una traccia sola oppure registrati su tracce separate di un multitraccia (permettendo quindi una maggiore flessibilità in fase di mixaggio).
4.5
Tecniche per il posizionamento dei microfoni
Il paragrafo seguente offre una guida generica per il posizionamento dei microfoni in quanto si riferisce ad alcuni strumenti acustici fra i più usati. Bisogna ricordarsi che queste sono soltanto linee guida. Le applicazioni generali e le caratteristiche esposte in dettaglio nella tabella 4.1, e le descrizioni dei vari microfoni più in uso nel paragrafo Elenco di microfoni, danno un ulteriore aiuto nella scelta del microfono. Come regola generale, il tipo di microfono che si sceglie dipende dalla sonorità che si vuole ottenere. Spesso un microfono dinamico dà un suono più duro e incisivo, che può essere aiutato da un incremento dell'effetto prossimità alle basse frequenze, che si verifica nella maggior parte dei microfoni direzionali. Un microfono a nastro può conferire una sonorità meno aggressiva e leggermente sommessa, quando lo si usi a una distanza ravvicinata. Un condensatore di solito darà un suono chiaro, presente e uniforme su tutta la gamma delle frequenze.
4.5.1
Gli ottoni
I paragrafi seguenti descrivono le varie caratteristiche sonore e le tecniche di microfonaggio relative a questa famiglia. 4.5.1.1
La tromba
La frequenza fondamentale di una tromba varia dal Mi 3 al Re 6 (cioè da 165Hz fino a 1,175 kHz) e contiene armoniche che arrivano fino a 15kHz. Al di sotto dei 500Hz, il suono che esce da una tromba si propaga in maniera uniforme in tutte le direzioni; al di sopra dei 1500Hz il suono segue un tipo di propagazione più direzionale; al di sopra dei 5 kHz la propagazione si riduce ad un angolo di 30° di fronte alla campana dello strumento. Le frequenze caratteristiche, o formanti, di una tromba (le armoniche relative e le frequenze di risonanza specifiche che le conferiscono un particolare timbro) si trovano da circa l kHz a l ,5 kHz e dai 2 kHz ai 3 kHz. La sonorità di una tromba può essere variata radicalmente usando una sordina, vale a dire un oggetto di metallo a forma di tazza che si inserisce direttamente all'esterno della campana, che serve per attenuare le frequenze al di sopra dei 2,5 kHz. Una sordina conica (fatta di metallo, che si inserisce direttamente nella campana) tende a tagliare le frequenze al di sotto di 1,5 kHz ed enfatizza lo spettro al di sopra dei 4 kHz .. A causa degli alti livelli di pressione sonora che una tromba può produrre (fino a 130 dB SPL), è conveniente posizionare il microfono leggermente fuori asse rispetto alla campana, a una distanza di 30 o più centimetri (fig. 4.35). Se è necessario un posizionamento più ravvicinato, un pad a -10 o a -20 dB può
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
Tab 4.1.
123
Criteri di scelta dei microfoni
Applicazione
Caratteristiche microfoniche/scelta
Qualità sonora naturale e omogenea Qualità sonora luminosa e presente Basse frequenze in evidenza
Risposta in frequenza piatta Risposta in frequenza crescente alle alte Dinamici o condensatori con risposta in frequenza più accentuata alle basse
Alte frequenze in evidenza (suono più definito) Suono meno tagliente o definito Incremento delle basse a distanza ravvicinata Risposta alle basse piatta, anche in ripresa ravvicinata Ripresa ridotta delle caratteristiche sonore della stanza, di feedback e di rientri Ripresa enfatizzata delle caratteristiche acustiche della stanza Durezza ulteriore Minore ripresa del rumore da impugnatura Minore ripresa del respiro o delle p e b Ripresa libera da distorsione per suoni di intensità molto elevata Ripresa libera da rumori nel caso di un suono molto tenue
Condensatore Dinamico Microfono direzionale Microfono omnidirezionale Microfono direzionale oppure omnidirezionale a distanza ravvicinata Microfono omnidirezionale, oppure direzionale a distanza maggiore Microfono a bobina mobile Microfono sia omnidirezionale, sia direzionale con gabbia elastica Microfono omnidirezionale, oppure direzionale con filtro anti - pop Condensatore in grado di sopportare un alto livello massimo di SPL, oppure dinamico Rumore proprio molto basso e alta sensibilità
essere d'aiuto per prevenire distorsione in ingresso del microfono o del preamplificatore del mixer. In tali condizioni di lavoro uno schermo antivento può essere utile per proteggere il diaframma dai soffi eccessivi.
4.5.1.2 Il trombone Il trombone può avere diverse dimensioni; comunque quello più usato è il tenore che ha una estensione di note fondamentali che vanno dal Mi 2 al Do 5 (da 82Hz a 520Hz), e produce un insieme complesso di armoniche che si spingono fino a 5 kHz (se suonato con intensità medio - alta) o fino a l O kHz (se suonato con forza eccessiva). Il diagramma polare dell'emissione di un trombone è praticamente simile a quello di una tromba: le frequenze al di sotto dei 400 Hz sono distribuite omogeneamente, mentre per le frequenze al di sopra dei 2 kHz 1· angolo di propagazione è inferiore a 45° dalla campana.
124
CAPITOL04
--
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Fig. 4.35
Microfonaggio tipico per una tromba singola.
Il trombone è usato di solito nei gruppi di musica jazz o classica. La Messa in Do minore di Mozart, per esempio, ha parti per trombone soprano, alto, tenore e basso. Una tecnica di ripresa distanziata può essere efficacemente utilizzata per riprendere questo genere musicale che, per le sue caratteristiche, si sposa molto bene con il suono dell'ambiente. D'altro canto, la musica jazz di solito richiede un microfonaggio più ravvicinato. A una distanza compresa fra i 5 ed i 30 cm, per esempio, il trombonista dovrebbe suonare leggermente di lato rispetto al microfono per ridurre la possibilità di distorsioni e di soffi eccessivi. Quando si microfona una sezione di tromboni, un microfono può essere posizionato fra due musicisti e venire poi registrato su una sola traccia.
4.5.1.3 La tuba La tuba basso e doppia sono gli strumenti con l'intonazione più bassa in tutta la famiglia degli strumenti a fiato. Anche se l'estensione del basso tuba è effettivamente una quinta più alta rispetto a quella del doppio basso tuba, è possibile ottenere una fondamentale in Si pari a 29 Hz. La struttura degli armonici di una tuba è limitata - la sua massima estensione va da 1,5 kHz a 2kHz. Le frequenze più basse della tuba (75Hz) si propagano in maniera uniforme; comunque, all'aumentare della frequenza l'angolo di propagazione sonora si riduce. Generalmente, per questa classe di strumenti non si usa un microfonaggio ravvicinato. Una distanza di lavoro pari a 60 cm o superiore, leggermente fuori asse rispetto alla campana, dà i risultati migliori.
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
125
4.5.1.4 Il corno francese Le formanti del como francese variano dal Si l al Si 5 (da 65Hz a 700Hz). Le sue formanti caratteristiche conferiscono allo strumento la sonorità rotonda e ampia che si può trovare a circa 340Hz, con altre frequenze che si trovano fra i 750Hz e i 3,5 kHz. Spesso il suonatore di como francese mette una mano all'interno della campana per attenuare il suono che esce ed enfatizzare la formante che si trova a 3 kHz. Questo musicista (o la sezione) è messo di solito nella parte posteriore deli' orchestra, proprio davanti ad una parete posteriore riflettente. Tale parete serve infatti per riflettere il suono e farlo arrivare alla posizione dell'ascoltatore, il che tende a creare una sonorità più piena e più definita. Una efficace ripresa di questo strumento può essere raggiunta posizionando un microfono omnidirezionale o un bidirezionale fra la parete posteriore riflettente e la campana dello strumento; il microfono riceverebbe, in questo caso, sia il suono diretto sia il suono riflesso. In alternativa il microfono può essere posizionato di fronte al musicista e in questo caso riceverebbe unicamente il suono che proviene dalla parete riflettente.
4.5.2
La chitarra
I paragrafi seguenti descrivono le caratteristiche sonore e le più usate tecniche di microfonaggio di una chitarra.
4.5.2.1 La chitarra acustica La chitarra con corde in metallo presenta un insieme di armoniche molto brillanti e ricche (specialmente se suonata con il plettro). Il posizionamento dei microfoni può variare
Fig. 4.36
Posizionamento microfonico tipico per la chitarra.
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CAPITOL04
a seconda dello strumento e richiede una certa sperimentazione per riprendere il timbro complessivo. Una ripresa ottimale può essere ottenuta posizionando un microfono in un punto leggermente fuori asse e al di sopra o al di sotto dell'apertura circolare (buca) del corpo della chitarra, a una distanza compresa fra 15 e 30 cm (fig. 4.36). Spesso si preferisce un microfono a condensatore per la sua risposta in frequenza piatta ed estesa e per l' eccellente risposta ai transienti. La chitarra classica, con corpo leggermente più piccolo, di solito ha corde di nylon o di budello e viene suonata con le dita, dando così una sonorità più morbida e più calda rispetto alla chitarra con corde in metallo. Per essere sicuri di riprendere l'estensione completa dello strumento, queste ridotte armoniche superiori possono essere aiutate posizionando il microfono più vicino al ponticello ad una distanza compresa fra 15 e 30 cm.
4.5.2.2 Posizionamento di un microfono vicino alla buca della chitarra L'apertura circolare situata nella parte anteriore della chitarra (buca) serve da passaggio per le basse frequenze e risuona alle frequenze comprese fra 80 e 100 Hz. Perciò un microfono posizionato troppo vicino a tale apertura tende ad avere una sonorità innaturale e rimbombante. Comunque, un posizionamento del microfono in tale punto è molto utilizzato soprattutto nelle performance dal vivo o per livelli acustici molto elevati, dato che il volume sonoro della chitarra è al suo massimo in tale punto. Per ottenere una ripresa più naturale in queste condizioni, si può applicare ali' output del microfono un filtro rolloffper tagliare le frequenze più basse (da 5 a lO dB a 100Hz).
4.5.2.3 La chitarra elettrica Le fondamentali di una comune chitarra a 22 tasti vanno dal Mi 2 al Re 6 (da 82 Hz a l, 174 kHz), con armoniche che si estendono molto più in alto. Non è detto che tutte queste frequenze possano essere amplificate, dato che gli accordi di chitarra tendono ad attenuare le frequenze al di sopra dei 5kHz (a meno che la chitarra non abbia un convertitore interno a bassa impedenza o dei pickup ad alta impedenza). A ciò va sommata la limitata risposta in frequenza (fino a 5+6 kHz) della maggior parte degli amplificatori per chitarra.
4.5.2.4 Il microfonaggio dell'amplificatore per chitarra Il sistema di amplificazione per chitarra più usato nelle registrazioni è il combo, che alloggia in una sola struttura sia l'amplificatore sia lo speaker. Questo tipo di amplificatore è concepito per sostenere le frequenze superiori più deboli, presentando un ben definito incremento nell'estensione della risposta in frequenza a 4+5 kHz, e favorendo quindi una sonorità più pulita e più aperta. Il microfono dinamico cardioide è di gran lunga il modello più usato per riprendere un amplificatore per chitarra elettrica. Un microfono dinamico tende ad aggiungere corposità al suono senza riprendere i rumori estranei dati dall'amplificatore. Spesso il microfono prescelto ha un picco in presenza delle frequenze più alte, conferendo una ulteriore chiarezza alla ripresa. Per ottenere una maggiore separazione, si può posizionare il microfono ad una distanza compresa fra 5 e
128
CAPITOL04
una traccia del nastro (fig. 4.38a). Usando il segnale di uscita diretto dello strumento, si può registrare un suono più pulito e più presente; questa tecnica riduce anche la possibilità di rientri dati dalla presenza di un amplificatore nella sala di ripresa. La combinazione del segnale diretto e di quello proveniente dal microfono dà spesso una sonorità che ha il mordente della D.l. ma la ricchezza e la corposità caratteristiche dell'amplificatore microfonato. Questi segnali possono essere combinati su una singola traccia del nastro; in alternativa, quando si abbiano a disposizione un certo numero di tracce libere in più, i segnali suddetti possono essere inviati ciascuno a una sola traccia, il che permette un controllo molto maggiore durante la fase di mixaggio (fig. 4.38b ).
4.5.2.6 Il basso elettrico Le fondamentali di questo strumento vanno dal Mi l al Fa 4 (da 41,2 Hz a 343,2 Hz). Se viene suonato con grande intensità o con un plettro, gli armonici aggiuntivi possono spingersi fino a 4kHz. Se si suona con il plettro o con lo slap, si ha un attacco più brillante e più deciso; se si suona con le dita si ha, d'altro canto, una sonorità più morbida. Nella produzione di musica moderna il basso elettrico è spesso registrato in diretta per avere il suono più pulito possibile. Così come nel caso della chitarra elettrica, anche il basso elettrico può essere microfonato all'amplificatore o ripreso attraverso una D.l. box. Se si microfona l'amplificatore, si scelgono solitamente microfoni dinamici per la loro sonorità più dura e profonda. I più recenti dinamici a diaframma grande tendono ad attenuare i transienti ad alta frequenza; se si aggiunge una enfatizzazione della risposta attorno ai 100 Hz, questi microfoni danno una sonorità più calda e morbida e una certa potenza in più nei bassi registri. Equalizzando il basso si può conferire una maggiore chiarezza alla chitarra, se si agisce sulla fondamentale compresa fra 125 Hz e 400 Hz e se si agisce sugli armonici compresi fra l ,5 kHz e 2 kHz. Sia per la chitarra che per il basso si può usare anche un compressore. Una nota di basso può avere un livello inferiore a quello della nota successiva, provocando quindi delle cadute di frequenza nella linea di basso. Un compressore regolato per avere un rapporto input/output di 4: l , un attacco veloce (8+20 millisecondi) e un tempo di rilascio più lento (1/4+1/2 secondo) spesso rende uniformi questi livelli e conferisce forza e presenza alla linea di basso.
4.5.3
Gli strumenti a tastiera
Il paragrafo seguente descrive le varie caratteristiche sonore e le tecniche di microfonaggio relative ai diversi strumenti a tastiera.
4.5.3.1 Il pianoforte a coda È uno strumento acusticamente molto complesso e può essere microfonato in diversi modi, a seconda dello stile e dei gusti del produttore o del fonico. Il suono viene emesso complessivamente dalle corde, dalla tavola armonica e dal sistema meccanico dei martelletti. A causa delle dimensioni dello strumento, è necessaria una distanza di microfonaggio minima fra i 1,3 e 1,9 m, per riprendere adeguatamente e valorizzare il timbro del suono emesso. Data la presenza di rientri da altri strumenti, non si possono tenere sem-
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
al centro
Fig. 4.37
127
fuori centro
Microfonaggio dello speaker di un amplificatore per chitarra elettrica, direttamente di fronte al cono o leggermente disassato.
30 cm; se lo si mette ad una distanza inferiore ai 10 cm, il posizionamento relativo microfono/cassa diventa un po' più critico (fig. 4.37). Per ottenere una sonorità più brillante il microfono andrebbe rivolto direttamente verso il centro del cono dell' amplificatore; se invece lo si posiziona fuori centro rispetto al cono si avrà una sonorità più morbida e una certa riduzione della ripresa del rumore di fondo dell'amplificatore stesso.
4.5.2.5 La registrazione in diretta Una D.l. box è spesso usata per inviare il segnale in uscita da una chitarra elettrica direttamente nell'ingresso microfonico di un mixer; da qui il segnale può essere mandato su cuffie cavo microfonico XLR
a)
b) Fig. 4.38
cavo mic roto nirn'-"'E'm!D-----~--XLR
Registrazione in diretta di una chitarra elettrica. a) Registrazione in diretta. b) Combinazione del segnale diretto e del segnale microfonato.
I MICROFONI: CARATIERISTlCHE E FUNZIONAMENTO
129
pre queste distanze di microfonaggio. Ne risulta che il pianoforte è spesso microfonato ad una distanza tale da riprendere una o alcune delle componenti che generano il suono: le corde e la tavola armonica (che forniscono una sonorità brillante e naturale), i martelletti (che conferiscono suono percussività e definizione), o ancora le aperture della tavola armonica (e in questo caso il suono sarà ben definito e con piena corposità). Nella produzione di musica moderna si possono trovare due tipi di pianoforti a coda negli studi di registrazione: uno presenta sonorità ricche e corpose, molto tradizionali (spesso usato nella musica classica e di lunghezza fino a 2,70 m); l'altro invece si adatta meglio alle produzioni più attuali ed è concepito per avere una sonorità più definita e più percussiva (e ha lunghezza di 2,1 m circa). La fig. 4.39 mostra un certo numero di possibili microfonaggi di un pianoforte a coda. Le posizioni dei microfoni sono spiegate nell'elenco riportato qui di seguito. È importante ricordarsi che queste sono soltanto linee guida e punti di partenza; si può ottenere una sonorità più personale con una scelta particolare dei microfoni e con una certa sperimentazione nel loro posizionamento. La seguente lista spiega i vari posizionamenti microfonici mostrati nella figura. • Posizione l. Il microfono è fissato al coperchio del pianoforte, parzialmente o completamente aperto. In questo caso è bene usare un microfono a pannello, che può essere fissato tramite nastro al coperchio, temporaneamente o permanentemente. Questo metodo usa il coperchio come superficie riflettente e dà una ripresa eccellente solo in condizioni estreme (per esempio su un palcoscenico o per una ripresa video dal vivo).
®
vista laterale
vista frontale
vista dall'alto
Fig. 4.39
Possibili combinazioni per il microfonaggio di un pianoforte a coda.
130
CAPITOL04
• Posizione 2. Due microfoni sono messi, in tecnica stereofonica, a una distanza compresa fra 15 e 30 cm. Un microfono è rivolto verso le corde delle note basse e l'altro verso le corde delle note alte. • Posizione 3. Un microfono, o una tecnica stereofonica coincidente, è posto internamente al pianoforte fra la tavola armonica e il coperchio, parzialmente o completamente aperto. • Posizione 4. Un microfono singolo, o una coppia stereo, è posto al di fuori dello strumento, rivolto verso il coperchio aperto. Questa tecnica è la migliore per un microfonaggio singolo o d'accento. • Posizione 5. Una coppia stereo di microfoni distanziati è posta fuori del coperchio e rivolta verso lo strumento. • Posizione 6. Un singolo microfono, o una tecnica stereo, è posto immediatamente sopra i martelletti ad una distanza compresa fra i l O ed i 20 cm, per ottenere una sonorità adatta per la musica rock tipico della musica rock' n' roll o pop. Per il microfonaggio del pianoforte acustico si scelgono quasi sempre dei condensatori o dei dinamici con risposta in frequenza ampia, poiché entrambi danno un'accurata rappresentazione dei transienti e della complessa natura armonica dello strumento. Se si dovessero avere dei rientri eccessivi, si può usare un microfono con diagramma polare cardioide o anche più stretto. Se non si hanno problemi di rientri, è preferibile usare un microfono omnidirezionale per riprendere il timbro complessivo dello strumento.
4.5.3.2 Separazione La separazione è spesso un problema associato con il pianoforte a coda ogni volta che è posizionato vicino ad altri strumenti. Nel microfonaggio del pianoforte si può raggiungere la separazione nei seguenti modi: • posizionare il pianoforte all'interno di una stanza isolata separata; • posizionare un pannello fonoassorbente fra il pianoforte e gli altri strumenti; • mettere i microfoni all'interno del pianoforte e abbassare il coperchio fino al minimo. Un tappeto mobile pesante (o altro) può essere messo sopra il coperchio per ridurre ulteriormente i rientri. Questa tecnica funziona al meglio con il microfonaggio ravvicinato; • sovraincidere il pianoforte in un secondo tempo. In questo caso il coperchio può essere rimosso o può essere sorretto da un sostegno lungo, in modo che i microfoni possano essere posizionati più distanti, dando così una sonorità più brillante.
4.5.3.3 Il pianoforte verticale Si potrebbe pensare che la tecnica di microfonaggio per questo strumento sia simile a quella usata per il suo fratello maggiore, e ciò è in gran parte vero. Comunque, dato che questo strumento fu inventato per essere suonato in casa e non in concerto, la tecnica di microfonaggio è leggermente diversa e spesso è più difficile ottenere una qualità sonora accettabile.
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
131
Si possono utilizzare i seguenti metodi: • microfoni posizionati al di sopra dello strumento. Mettere due microfoni in tecnica distanziata al di sopra e di fronte al coperchio superiore aperto - uno sopra le note basse e l'altro sopra le note alte (fig. 4.40). Se l' isolamento non è importante, rimuovere o aprire il pannello frontale che copre le corde in modo da ridurre le riflessioni ed eliminare, perciò, la qualità sonora inscatolata dello strumento. Inoltre può essere utile angolare il pianoforte di 17° rispetto al muro alle spalle del pianoforte per ridurre la risonanza; • microfonaggio dell'area dei pedali. Per avere una sonorità più naturale, togliere il coperchio inferiore del piano per esporre le corde. Posizionare una coppia di microfoni stereo distanziati sopra le corde (ciascuno alla distanza di 20 cm dalle corde basse e dalle alte). Se si usa solo un microfono, metterlo oltre lè corde delle note alte. Bisogna stare attenti al fatto che questo tipo di microfonaggio comporta una possibile ripresa del rumore dei pedali; • microfonaggio della tavola armonica superiore. Per ridurre l'eccessivo attacco dei martelletti, mettere una coppia microfonica a circa 20 cm dal coperchio superiore, in modo da riprendere sia le note basse sia quelle alte. Se vogliamo avere un suono meno confuso, la tavola armonica dovrebbe essere rivolta verso l'interno della stanza o comunque essere allontanata dalla parete.
4.5.4
Tastiere elettroniche
Il segnale proveniente dalla maggior parte degli strumenti elettronici (tastiere, sintetizzatori, campionatori e batterie elettroniche) è preso direttamente dalle uscite in linea dello strumento e immesso nel mixer- sia mediante una D.l. box, sia direttamente nell' ingresso di linea del canale. In alternativa l'uscita della tastiera può essere inserita diretta-
Fig. 4.40
Microfonaggio dall'alto di un pianoforte verticale.
~-----------------
132
CAPITOL04
mente nell'ingresso di linea del registratore. L'approccio per microfonare un organo elettronico può essere abbastanza diverso da quello preso in considerazione fino ad ora. Un Hammond, o qualunque organo anche più vecchio, può avere un suono meravigliosamente sporco se microfoniamo direttamente il suo amplificatore. Tali organi spesso si servono di una cassa leslie, che aggiunge un vibrato basato sull'effetto Doppler. All'interno delleslie si trova una serie di pannelli fonoassorbenti che, ruotando attorno allo speaker su un asse orizzontale e a turno, producono un vibrato basato sulla variazione di intonazione, dato che gli speakers stessi sono accelerati verso l'ascoltatore (o il microfono) e successivamente in direzione opposta. Gli speaker per le alte frequenze possono essere ripresi sia con un solo microfono sia con due (in questo caso vengono assegnati con il p an uno a destra e l'altro a sinistra), mentre l'elemento dedicato alle basse frequenze viene ripreso da un solo microfono. I motori e i baffle possono provocare un sensibile rumore simile ad un soffio di vento, rendendo quindi utile uno schermo antivento, o una certa sperimentazione nel posizionamento dei microfoni.
4.5.5
Le percussioni
Questo paragrafo descrive le caratteristiche sonore e le tecniche di microfonaggio relative agli strumenti a percussione.
4.5.5.1 La batteria Una batteria standard (fig. 4.41), spesso dà la base della musica moderna registrata; dà il beat, cioè la pulsazione della base ritmica. Di conseguenza un buon suono di batteria è estremamente importante per il risultato della maggior parte dei progetti musicali. In generale, il set di batteria è composto da cassa, rullante, uno o più tom sospesi e uno o più tom a terra, charleston ed un certo numero di piatti. Un set completo di batteria è un insieme di strumenti molto vicini fra loro e legati da un rapporto molto stretto e quindi è ditiicile rendere su un nastro quello che è il corretto bilanciamento spaziale e timbrico. Il suono potente di un set di batteria rock, con il quale abbiamo ormai familiarità, è il risultato di un esperto bilanciamento fra tecniche di esecuzione, intonazione appropriata e posizionamento microfonico. ~ una di queste variabili mancasse, risulterebbe difficile la ricerca di un buon suono di batteria. Come regola generale possiamo dire che una batteria male accordata avrà un brutto suono sia con un microfonaggio corretto che con un microfonaggio sbagliato. Perciò è importante che la batteria abbia una qualità sonora buona, e ciò prima ancora di mettere i microfoni.
4.5.5.2 Il microfonaggio del set di batteria Dopo che è stato trovato il suono migliore della batteria, si possono mettere i microfoni nella posizione appropriata (fig. 4.42a, 4.42b e 4.42c). Dato che ciascuna sezione della batteria ha sonorità e funzioni molto differenti è meglio considerare ciascuna parte come uno strumento singolo. Risposta in frequenza, diagramma polare, effetto di prossimità e risposta ai transienti sono le caratteristiche di un microfono che ci possono aiutare a scegliere quello più adatto alla ripresa di ogni singolo componente. La gamma dinamica è un altro fattore da prendere in considerazione quando si microfona una batteria; dato che
I MICROFONI: CARATIERISTICHE E FUNZIONAMENTO
tom a terra
Fig. 4.41
tom sospeso
cassa
rullante
133
charleston
Set di batteria da studio di Peter Erskine. (Fonte: Beyerdynamics, lnc.) 3
3
3
3
a)
1 cassa
2 mono 3 4 5 6
stereo rullante tom sospeso tom a terra
c)
Fig. 4.42
Microfonaggio tipico di un set di batteria. a) Vista laterale. b) Vista frontale. c) Vista dall'alto.
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CAPITOL04
un set di batteria è in grado di generare volumi e potenze sonore molto elevati, ma anche suoni molto contenuti e sommessi, un microfono deve essere in grado di sopportare picchi notevoli senza distorcere, senza peraltro compromettere la ripresa delle più sottili sfumature. Di solito la batteria è una delle sorgenti sonore più forti che si possano trovare in uno studio di registrazione, e quindi viene spesso posizionata su un supporto di circa 45 cm di altezza. Ciò attenua la trasmissione delle frequenze più basse, che altrimenti rientrerebbe attraverso il pavimento nelle altre parti dello studio. A seconda della costruzione, si possono incontrare le seguenti disposizioni: • la batteria è posta in una stanza separata- isolata dagli altri strumenti; • per ottenere un suono più corposo, la batteria è messa nella sala di ripresa grande dello studio mentre gli altri strumenti sono messi in stanze isolate più piccole. • per ridurre i rientri la batteria è messa nella sala di ripresa ma è circondata con dei pannelli divisori alti almeno un metro.
4.5.5.3 Il rullante In generale il microfono del rullante è rivolto verso l'interno del cerchio superiore del rullante stesso, a circa 3 cm dalla pelle (fig. 4.43), e andrebbe angolato in modo da evitare di riprendere il suono proveniente dagli altri componenti della batteria. La zona di non ripresa del microfono andrebbe rivolta sia verso il charleston sia verso il tom, a seconda dei problemi di rientro. Di solito si usano microfoni con diagramma polare cardioide, anche se un supercardioide ci dà un angolo di ripresa più ristretto. In alcuni generi musicali , per esempio il jazz, si cerca una sonorità più nitida e brillante e la si può ottenere con un microfono posto nella parte inferiore del rullante (per riprendere la cordiera) in aggiunta a quello superiore, e poi combinando i due su una sola traccia. Dato che il microfono inferiore è sfasato di 180° rispetto a quello superiore, di solito è bene invertire la fase del microfono inferiore.
Fig. 4.43
Posizionamento del microfono per un tom. (Fonte: Beyerdynamic, lnc.)
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
135
4.5.5.4 Il charleston (HI-HAT) Di solito il charleston presenta una forte e stridula sonorità nel campo delle alte frequenze, mentre le frequenze portanti del rullante si trovano nel campo delle medie. Anche se spostando il microfono del charleston non si ottiene lo stesso cambiamento del suono globale che si otterrebbe spostando il microfono del rullante, bisognerebbe ricordarsi i tre punti seguenti: - se si mette il microfono al di sopra del piatto superiore del charleston si riprenderanno tutte le sfumature dell'attacco definito delle bacchette; - il movimento di apertura e chiusura del charleston spesso provoca consistenti spostamenti d'aria. Di conseguenza, se si mette il microfono puntato verso il bordo del charleston bisogna angolarlo leggermente al di sopra o al di sotto del punto in cui i due piatti si toccano; - se si ha, o si vuole usare, solo un microfono si possono riprendere contemporaneamente il rullante e il charleston posizionando attentamente il microfono stesso fra i due, in modo da evitare il più possibile il rientro dei tom.
4.5.5.5 I tom sospesi I tom sospesi possono essere microfonati singolarmente (fig. 4.44) o con un solo microfono messo fra i due tom (fig. 4.45). Quando si microfonano singolarmente, si può ottenere un suono morto puntando il microfono in un'area distante dal bordo fra i 3 e i 6 cm (verso l'interno) e distante 3 cm dalla pelle. Si può ottenere una sonorità più viva aumentando l'altezza del microfono sopra la pelle fino a 8 cm. Se sono importanti l'isolamento e i problemi di rientro, si può usare un microfono con diagramma polare ipercardioide. Un altro modo di ridurre i rientri e di ottenere una sonorità più profonda e con meno attacco, è quello di togliere la pelle inferiore del tom e mettere il microfono all'intemo, a una distanza compresa fra 3 e 15 cm dalla pelle superiore.
Fig. 4.44
Microfonaggio singolo di un tom sospeso. (Fonte: Beyerdynamic, lnc.)
136
Fig. 4.45
CAPITOLO 4
Posizionamento di un solo microfono per riprendere due tom.
4.5.5.6 Tom a terra (timpano) I timpani possono essere microfonati in maniera simile a quella utilizzata per i tom (fig. 4.46). Il microfono può essere posizionato fra i 5 ed i 7,5 cm al di sopra della pelle superiore, oppure all'interno ad una distanza compresa fra 3 e 15 cm dalla stessa. Si può anche usare un solo microfono messo fra due timpani, oppure uno per ciascun timpano; in questo caso si può avere un maggior controllo per quanto riguarda colorazione timbrica e l'assegnazione all'interno dell'immagine stereo.
4.5.5. 7 La cassa La cassa apporta un notevole contributo di energia sonora al groove ritmico, particolarmente alle basse frequenze. Può produrre notevoli livelli di pressione sonora alle basse
Fig. 4.46
Posizionamento tipico di un microfono per un timpano. (Fonte: Beyerdynamic, lnc.)
137
l MICROFONI: CARATIERISTICHE E FUNZIONAMENTO
' Fig. 4.47
Se si posiziona il microfono a una corretta distanza, appena fuori dal corpo della cassa, si enfatizzeranno le basse frequenze e la naturale pienezza del suono. (Fonte: Beyerdynamic, lnc.)
frequenze, e quindi è necessario usare un microfono che può sopportare e riprodurre fedelmente questi segnali. Spesso il microfono più adatto è il dinamico a diaframma largo, per esempio l' AKG D-12E, l' AKG D-112, l'Electrovoice RE-20 o il Beyer M-380. A causa del notevole effetto di prossimità (incremento delle basse frequenze) che si verifica quando si usano microfoni direzionali a distanza ravvicinata, e dato che gli armonici della cassa variano molto a seconda della zona della pelle che viene ripresa, anche il più piccolo cambiamento della posizione del microfono può avere un notevole influsso sulla ripresa del suono della cassa stessa. Se si avvicina il microfono alla pelle della cassa (fig. 4.47) si può aggiungere una certa corposità e calore, mentre se lo si allontana si enfatizza il suono secco dato dalle alte frequenze. Se si mette il microfono vicino al battente si avrà un suono più scuro e secco, mentre un microfono fuori centro riprende una gran parte delle caratteristiche sonore della pelle. Mettendo un tappeto, una coperta o dell'altro materiale assorbente all'interno del corpo della cassa, a stretto contatto con la pelle colpita dal battente, si può far diventare più tagliente e definito, per quanto riguarda i suoi transienti, un suono in precedenza sommesso e poco definito. Attenuando, tramite l'equalizzazione, le frequenze fra i 300 Hz e i 600 Hz si può ridurre la caratteristica di suono cartonato, mentre se si enfatizzano le frequenze fra 2,5 kHz e 5 kHz si otterrà la cosiddetta punta.
4.5.5.8 Microfoni panoramici I microfoni panoramici sono di solito usati per riprendere i transienti ad alta frequenza dei piatti in modo dettagliato, fornendo anche una ripresa globale deli' intera batteria. Poiché il suono dei piatti è in buona parte composto da transienti, si sceglie spesso un microfono a condensatore per la sua risposta molto precisa alle alte frequenze. Il posizionamento dei microfoni panoramici può essere molto soggettivo e personale. Un
138
CAPITOL04
a)
b)
Fig. 4.48
v
Tecnica di ripresa panoramica. a) Tecnica a microfoni distanziati. b) Tecnica X-Y coincidenti.
esempio di posizionamento è la tecnica a microfoni distanziati: due microfoni sono sospesi ai lati della batteria. Questi microfoni sono equamente posizionati in modo da riprendere i relativi piatti sottostanti e il suono dell'insieme, in maniera fedele (fig. 4.48a). Un altro approccio è quello di posizionare due microfoni in tecnica X- Y sopra la batteria. Questa tecnica ci dà una ripresa stereofonica fedele, riducendo notevolmente le cancellazioni di fase che invece potrebbero aversi utilizzando la tecnica a microfoni distanziati. Anche in questo caso non ci sono regole precise per ottenere una buona sonorità. Se si ha a disposizione un solo microfono, lo si può mettere al di sopra della batteria in posizione centrale; oppure, se si preferisce, si può fare a meno dei microfoni panoramici (il rientro dei piatti negli altri microfoni può essere sufficiente).
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
-'.5.6
139
Strumenti a percussione accordati
Questo paragrafo descrive le varie tecniche microfoniche usate per riprendere gli strumenti a percussione accordati.
4.5.6.1 Xilofono, vibrafono e marimba La tecnica più usata per riprendere gli strumenti a percussione accordati è quella di mettere due microfoni (sia condensatori di buona qualità sia dinamici ad ampia banda di ripresa) ad una certa distanza al di sopra degli strumenti, e distanziati fra di loro in maniera appropriata alle dimensioni degli strumenti stessi (seguendo di solito la regola generale 3 : 1). Una coppia stereofonica coincidente può aiutare ad eliminare eventuali problemi di fase; comunque, la tecnica a microfoni distanziati di solito ci dà una immagine stereo più ampia.
4.5.6.2 Percussioni Gli strumenti a percussione (per esempio le congas, i timbales e i bongos) possono essere ripresi posizionando un microfono proprio al di sopra della pelle superiore (6 cm all'interno rispetto al bordo e ad una distanza compresa fra 3 e 9 cm al di sopra della pelle stessa). Questo posizionamento ci dà una suono più preciso e morto, privilegiando l'attacco dato dalla pelle rispetto alle risonanze date dal corpo dello strumento. Per avere un suono più vivo si può aumentare la distanza al di sopra della pelle da 18 cm a 30 cm. Se si necessita di un controllo individuale o dell' effetto stereofonico, si può mettere un microfono sopra ciascuno strumento, altrimenti si può usare un solo microfono.
4.5. 7
Gli archi
Fra tutte le famiglie di strumenti probabilmente questa è la più varia. La musica etnica usa strumenti che vanno da quelli ad una sola corda a quelli che usano sistemi molto complessi ed elaborati per produrre sonorità ricche e raffinate. Gli ascoltatori occidentali si sono ormai abituati al suono del violino, della viola, del violoncello e del contrabbasso - sia come strumenti solisti, sia in sezione. Le chitarre si presentano in grande varietà, come strumenti a quattro, sei o dodici corde. Qualunque sia il modello, i dettagli del design per gli strumenti a corda sono spesso variati durante la costruzione, per enfatizzare o attenuare alcune frequenze armoniche. Questi cambiamenti sono ciò che conferisce ad uno strumento il suo particolare timbro.
4.5.7.1 Il violino e la viola L'estensione in frequenza del violino va da 200Hz a 10 kHz, e quindi bisogna usare un microfono che abbia una risposta in frequenza abbastanza piatta. Le fondamentali del violino vanno dal Sol 3 al Mi 6 (da 200 Hz a l ,3 kHz) , ed è particolarmente importante usare un microfono con risposta piatta compreso fra le frequenze formanti 300 Hz, 1 kHz e l ,2 kHz. L' estensione delle fondamentali della viola si trova una quinta più in basso e presenta un numero inferiore di armonici. Nella maggioranza dei
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Fig. 4.49
CAPITOL04
Microfonaggio tipico di un violino.
casi, il microfono per il violino o la viola andrebbe posizionato in asse con la tavola armonica dello strumento; la distanza dipende dal genere musicale e dall'acustica dell'ambiente. Un microfono più distante di solito dà un suono morbido e rotondo, mentre un microfono ravvicinato può riprendere una sonorità più nasale e stridente- il bilanciamento dipende dalle qualità sonore dello strumento. Se lo strumento è solista, una distanza conetta per il microfonaggio va dai 90 cm ai 2,40 m, sopra e leggermente di fronte al musicista (fig. 4.49). In studio è raccomandabile una distanza di microfonaggio dai 60 cm ai 90 cm. Per altri generi di musica (popolare, jazz o rock), il microfono può essere posizionato a distanza di 20 cm o meno. In questo caso gli armonici così enfatizzati aiutano lo strumento a risaltare all'interno di un insieme. Dal vivo una distanza maggiore o uguale a quelle usate in studio può causare feedback. In questo caso si può fissare un microfono con clip al corpo dello strumento. Con una distanza di lavoro così ravvicinata sarà necessaria un'amplificazione molto ridotta, che di conseguenza minimizza le possibilità di rientri.
4.5. 7.2 Il violoncello L'estensione delle fondamentali del violoncello va dal Do 2 al Do 5 (da 56 Hz fino a 520Hz), con armonici fino a 8 kHz. Se si pone come oo la linea di visuale del musicista, la direzione principale di propagazione sonora si trova fra 10° e 45° verso destra. Un microfono di qualità va posizionato all'altezza dello strumento e diretto verso i punti di
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
141
emanazione del suono (le cosiddette f). Il microfono scelto dovrebbe avere risposta in frequenza piatta ed essere posizionato a una distanza compresa fra 20 cm e 90 cm.
4.5.7.3
Il contrabbasso
Il contrabbasso è uno degli strumenti dell'orchestra con intonazione più bassa. Le fondamentali del modello a quattro corde raggiungono il Mi l (41 Hz) e vanno fino al Do centrale (260 Hz). Lo spettro degli armonici di solito arriva fino a 7 kHz, con un angolo globale di dispersione delle alte frequenze compreso fra ±15° rispetto alla linea di visuale del musicista. Anche in questo caso il microfono andrebbe rivolto verso le f, a una distanza compresa fra 20 cm e 45 cm.
4.5.8
La voce
La voce umana è una sorgente sonora versatile e molto particolare, che varia da un urlo a un sussurro e quindi mostra uno spettro dinamico e timbrico eguagliato da pochi altri strumenti. La voce maschile "basso" può estendersi dal Mi 2 al Re 4 (da 82 Hz fino a 293 Hz), con le sibilanti che arrivano fino a 12kHz. La voce di un soprano molto acuto si spinge fino a 1050Hz con armonici che arrivano anch'essi a circa 12kHz. Il tecnico del suono dovrebbe stare attento alle seguenti quattro trappole in cui rischia di cadere quando registra la voce umana: • estensione dinamica eccessiva. Questo problema può essere risolto sia per mezzo della tecnica microfonica (facendo allontanare il cantante dal microfono durante i passaggi a volume maggiore) oppure inserendo un compressore nel percorso del segnale. Alcuni cantanti possono variare la loro gamma dinamica da un moderato volume ad un forte urlo, anche durante lo stesso passaggio vocale. Se si ottimizzano i livelli di registrazione durante un passaggio con volume moderato e poi il/la cantante comincia ad aumentare il volume della propria linea di voce, i livelli saranno eccessivi e si avranno problemi di distorsione. Allo stesso modo, se si fissano dei livelli di registrazione adatti ai passaggi a volume maggiore, le parti più moderate quasi non si percepiranno e rimarranno coperte dalla musica. La soluzione è di mettere un compressore nel percorso del segnale microfonico. Il compressore modifica automaticamente il guadagno del segnale, e riduce i passaggi eccessivamente alti a un volume che il sistema possa gestire adeguatamente (vedi cap. 11 per ulteriori dettagli sulla compressione e sulle apparecchiature che possono variare la gamma dinamica del segnale); • le sibilanti. Queste si verificano quando suoni come la f e la s sono enfatizzati in maniera eccessiva. Ciò si traduce spesso in saturazione e distorsione del nastro, nel caso di alti livelli o di bassa velocità di scorrimento del nastro stesso. Quando si passa il segnale su nastro, le sibilanti possono essere attenuate inserendo nel percorso un compressore con frequenza di intervento selezionabile (noto come de-esser); • il popping. I suoni esplosivi delle p derivano da soffi d' aria turbolenti provenienti dalla bocca del/della cantante e che giungono al diaframma del microfono. Questo problema può essere evitato o ridotto mettendo uno schermo antivento sul microfono oppure mettendo un filtro antipop fra il microfono e il cantante o usando un microfono omnidirezionale (che è meno sensibile al fenomeno di popping);
142
CAPITOL04
• incremento eccessivo delle basse frequenze dovuto all 'effetto prossimità. Questa enfatizzazione delle basse si verifica spesso quando si usa un microfono direzionale a distanza ravvicinata. Si può ridurre o compensare in uno dei tre modi seguenti: l'equalizzazione; aumento della distanza fra la sorgente e il microfono; utilizzo di un microfono omnidirezionale (che non presenta enfatizzazione delle basse).
4.5.9
Strumenti a fiato
Il flauto, il clarinetto, l'oboe, il sassofono e il fagotto costituiscono la categoria degli strumenti a fiato. Non tutti gli strumenti a fiato attuali sono fatti in legno e tantomeno generano il suono tutti nella stessa maniera. Il suono del flauto è generato soffiando attraverso un'apertura in un tubo, mentre il suono di altri strumenti è prodotto soffiando in un'ancia che mette in vibrazione una colonna d'aria. Storicamente, l'altezza delle note degli strumenti a fiato è sempre stata regolata coprendo con le dita, o lasciando liberi, alcuni fori praticati lungo i lati degli strumenti stessi. Ciò porta ad avere una lunghezza del tubo variabile e di conseguenza anche la lunghezza della colonna d'aria messa in vibrazione. Con il crescere della complessità degli strumenti, il metodo Boehm (cuscinetti e leve), ha portato lo sviluppo degli strumenti fino alle loro forme attuali. È un equivoco comune credere che il suono di uno strumento a fiato venga emesso dalla sua campana o dall'imboccatura. In realtà gran parte del suono spesso si propaga dai fori che si trovano su tutta la sua lunghezza.
Fig. 4.50
Tipico microfonaggio di un clarinetto.
I MICROFONI: CARATIERISTICHE E FUNZIONAMENTO
143
-1.5.9.1 Il clarinetto Il clarinetto può avere due diverse accordature: il clarinetto in Si ha limite inferiore al
Re 3 (147Hz) e il clarinetto in La ha limite inferiore al Do 3 (139Hz). La fondamentale più alta è attorno al Sol6 (1,570 kHz) poiché le note un'ottava sopra il Do centrale presentano frequenze fino a 1,5 kHz se suonate delicatamente. Tale spettro può estendersi fino a 12kHz se il clarinetto è suonato con molta intensità. Il suono di questo strumento a fiato, ad ancia, si propaga quasi esclusivamente dai fori a frequenze comprese fra 800Hz e 3kHz; all'aumentare dell'altezza della nota una parte sempre maggiore del suono viene emessa dalla campana. Spesso il migliore posizionamento microfonico si ha quando si mette un microfono rivolto verso i fori più bassi a una distanza compresa fra 20 e 30 cm (fig. 4.50).
-1.5.9.2 Il flauto L'estensione delle fondamentali del flauto va dal Si 3 al Do 7 circa (da 247Hz fino a 2,1 kHz). Per suoni di media intensità, il limite degli armonici superiori si trova fra 3 kHz e 6 kHz. Di solito il suono si propaga lungo la linea di visuale del flautista per frequenze fino a 3 kHz; al di sopra di questa frequenza tuttavia la direzione di propagazione può raggiungere 90° alla destra del musicista. Il microfonaggio del flauto dipende dal tipo di musica e dalle caratteristiche acustiche della stanza. Se si registra un flauto per musica classica, il microfono può essere messo in asse e leggermente sopra il musicista, a una distanza compresa fra 90 e 240 cm. Se invece si affrontano generi musicali moderni, la distanza può variare da 18 a 30 cm. In entrambi i casi il microfono andrebbe messo in posizione intermedia fra l'imboccatura e la parte terminale dello strumento. In questo modo si possono riprendere il suono globale e le qualità timbriche dello strumento stesso (con uguale intensità) (fig. 4.51). Se si mette il microfono direttamente di fronte all'imboccatura si possono ridurre i rientri e di conseguenza i feedback; il rumore del respiro del musicista viene accentuato penalizzando però la ripresa del suono del corpo dello strumento. Se la mobilità è importante per il musicista, si può fissare un microfono con una clip vicino all'imboccatura oppure si può utilizzare un microfono disegnato apposta nella parte superiore dello strumento.
Fig. 4.51
Microfonaggio tipico di un tlauto traverso.
144
CAPITOL04
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a)
b) Fig. 4.52
Microfonaggio tipico del sassofono. a) Microfonaggio standard. b) Microfono a clip.
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145
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
4.5.9.3 Il sassofono I sassofoni hanno forme e dimensioni molto diverse fra di loro. I modelli più usati per la musica rock e jazz sono il sax tenore in Si bemolle, curvo le cui fondamentali vanno dal Si 2 al Fa 5 (da 117 Hz a 725 Hz), e anche il sax alto in Mi bemolle (dal Do 3 al Sol 5. vale a dire da 140 Hz a 784 Hz). Fanno parte di questa famiglia anche il sassofono soprano (o a tubo diritto) e il soprani no, il baritono e il basso curvi. Il contenuto armonico di questi strumenti può arrivare fino a 8 kHz e può essere esteso fino a 13 kHz dal respiro del musicista. Come per altri strumenti a fiato, il microfono andrebbe posizionato all'incirca a metà dello strumento, alla distanza che si preferisce e rivolto esattamente verso la campana (fig. 4.52). I rumori dei tasti sono considerati parte del suono dello strumento; comunque anche questi possono essere ridotti o eliminati mettendo il microfono più vicino al bordo esterno della campana stessa.
4.5.9.4 L'armonica a bocca Esistono armoniche a bocca di modelli, dimensioni e accordatura differenti, suddivise in due categorie fondamentali: diatonica e cromatica. L'intonazione effettiva è determinata esclusivamente dalla lunghezza, dalla larghezza e dallo spessore delle varie ance metalliche vibranti. L'abitudine degli armonicisti di avvolgere lo strumento con le mani è un modo di plasmare il suono, formando una cavità risonante. Aprendo e chiudendo una mano si può rendere il timbro più profondo o si può ottenere un effetto simile al wah-wah della chitarra elettrica. Spesso il microfono viene messo all'interno della cavità formata dai palmi delle mani, di conseguenza molti musicisti portano con sé il loro microfono preferito (fig. 4.53), piuttosto che trovarsi a disagio davanti a un microfono e a un' asta non familiari.
Fig. 4.53
Microfono Shure 5200 Green Bullet; è il modello preferito dagli armonicisti. (Fonte: Shure Brothers, lnc.)
146
4.6
CAPITOLO 4
Una selezione di microfoni
L'elenco seguente ci dà la possibilità di studiare più approfonditamente alcuni microfoni professionali usati per la registrazione musicale e per altre applicazioni professionali. Questa lista non è completa dato che esistono, letteralmente, centinaia di microfoni, ciascuno con il suo design, le sue caratteristiche timbriche e il suo utilizzo particolare.
4.6.1
Shure SM 57
È usato durante le tournée e da tutti i fonici per registrazioni di strumenti (fig. 4.54. Il picco presente nella sua risposta alle medie e la buona risposta in frequenza alle basse rendono lo Shure SM 57 il microfono ideale per le voci, il rullante, i tom e la cassa della batteria, per le chitarre e per le tastiere elettroniche.
4.6.1.1 Specifiche Tipo di trasduttore: dinamico a bobina mobile. Diagramma polare: cardioide. Risposta in frequenza: 40 + 15000 Hz. Rumore equivalente:- 7,75 dB (O dB =l V/microbar).
Fig. 4.54
Shure SM 57.
147
l MICROFONI: CARATIERISTICHE E FUNZIONAMENTO
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Fig. 4.54
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500
1k
2k
5k
10k
20kHz
Shure SM 57. (Fonte: Shure Brothers, lnc.)
4.6.2
Sennheiser MD 504
Progettato essenzialmente per il microfonaggio di strumenti che emettono elevati livelli di pressione sonora, questo microfono, (fig. 4.55), è alloggiato in una scatola e integra nel suo design un supporto avvitabile, il che lo rende ideale per il microfonaggio della batteria.
4.6.2.1 Specifiche Tipo di trasduttore: dinamico a bobina mobile. Diagramma polare: cardioide. Risposta in frequenza: 40+ 18000 Hz. SPL massimo stimato: oltre 160 dB. Sensibilità: l ,8 m V/Pa.
4.6.3
AKG D 112
I microfoni dinamici a diaframma largo con diagramma polare cardioide, come il modello AKG 112 (fig. 4.56) sono spesso usati per la ripresa della cassa della batteria, per l'amplificatore del basso e per altri segnali di alto livello ma che contengono moltissime frequenze basse.
148
CAPITOLO 4
Fig. 4.55
Sennheiser MD 504. (Fonte: Sennheiser Electronics Corp.)
4.6.3.1
Specifiche
Tipo di trasduttore: dinamico a bobina mobile. Diagramma polare: cardioide. Risposta in frequenza: 30 + 17000 Hz. Sensibilità: da -54 dB a± 3 dB riferiti a l V/microbar.
Fig. 4.56
AKG Dll2. (Fonte: AKG Acoustics, l ne.)
149
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
4.6.4
BEYER M-160
È un microfono a nastro che eccelle nel provvedere la trasparenza tipica di questa categoria di microfoni. Le sue caratteristiche sono un'ampia risposta in frequenza e pochi problemi di feedback e può sopportare grandi pressioni sonore senza essere danneggiato.
4.6.4.1
Specifiche
Tipo di trasduttore: dinamico a nastro. Diagramma polare: ipercardioide. Risposta in frequenza: 40 + 18000 Hz. Sensibilità: 52 dB (0 dB = 1 mV/Pa). Rumore equivalente stimato: 45 dB (O dB =l mV/2·10-5 Pa). Impedenza d'uscita: 200 Q .
iD :s +10 (Ù
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o
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Fig. 4.57
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500
1k
2k
5k
10k
20kHz
Beyer M-160. (Fonte: Beyerdynamics, lnc.)
150
4.6.5
CAPITOLO 4
AKG C-3000
È un microfono di basso costo, a condensatore con diaframma largo (fig. 4.58). Ha due diagrammi polari selezionabili (cardiode e ipercardioide), switch per il filtro taglia - basso, attenuatore a -10 dB e schermo antivento interno. La capsula microfonica a doppio diafram ma. è isoladta. per me.zzo di u~a .sospensione elastica, in modo da essere meno soggetta a11a npresa e1 rumon meccamc1.
l"
.:_
4.6.5.1 Specifiche Tipo di trasduttore: condensatore. Diagramma polare: cardioidelipercardioide. Risposta in frequenza: 20 + 20000 Hz. Sensibilità:- 34 dB o 20 mV/Pa (a l kHz e con diagramma cardioide) oppure -36,5 dB o 15 mV/Pa (a l kHz e con diagramma ipercardioide).
cardioide 180°
o - 10
- 20 20
Fig. 4.58
50
100
200
500
1k
2k
5k
10k
AKG C-3000. (Fonte: AKG Acoustics, lnc.)
20kHz
151
l MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
ipercardioide 180°
f------
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o
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- 10
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Fig. 4.58
50
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500
1k
2k
5k
10k
AKG C-3000. (Fonte: AKG Acoustics, lnc.)
4.6.6
AKG C-414 BffL II
Il C 414B l TL II (Vintage TL) combina la capsula ripresa dal classico microfono AKG C-12 a valvole con la tecnologia del C 414/B TL (senza trasformatore). Il Vintage TL (fig. 4.59) è un microfono con diaframma doppio di 2,54 cm, con quattro diagrammi polari selezionabili tramite switch, switch per il filtro taglia - basso con pendenza di 12 dB/ottava (a 75 Hz o a 150 Hz) e pad a -10 dB oppure a -20 dB anch'esso selezionabile tramite switch. 4.6.6.1 Specifiche
Tipo di trasduttore: condensatore. Diagramma polare: cardioide, ipercardioide, omnidirezionale, figura a otto. Risposta in frequenza: 20 + 20000 Hz. Sensibilità: -38 dBV o 12,5 mV/Pa.
Fig. 4.59
AKG C414BffL II. (Fonte: AKG Acoustics, lnc.)
L
20kHz
152
CAPITOL04
cardioide
180'
- +--' ,_,
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20kHz
ipercardioide
180'
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10 k
20kHz
omnidìrezionale
180'
20
con risposta a 8
180'
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Fig. 4.59
50
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sk
10 k
20kHz
AKG C4 14B/TL II. (Fonte: AKG Acoustics, lnc.)
153
I MICROFONI: CARATTERISTICHE E FUNZIONAMENTO
4.6.7
Audio-technica AT 4050-CMS
Costituisce un ulteriore miglioramento della tecnologia usata per il noto microfono AT 4033 a condensatore. Il 4050 (fig. 4.60) non ha trasformatore, ha più diagrammi polari (cardioide, omnidirezionale e bidirezionale), ha il filtro taglia-basso, il pad a -10 dB e una gabbia elastica in dotazione.
4.6.7.1 Specifiche Tipo di trasduttore: condensatore. Diagramma polare: cardioide, omnidirezionale, figura a otto. Risposta in frequenza: 20 + 20000 Hz. SPL massimo stimato: 149 dB SPL a l kHz@ l % THD (senza pad), 159 dB SPL a 1 kHz@ l % THD (con il pad).
cardioide
o
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10k
180°
Fig. 4.60
Audio - Technica AT 4050 - CMC5. (Fonte: Audio- Technica U.S.)
20kHz
154
4.6.8
CAPITOLO 4
Neumann TLM 193
È un microfono a condensatore a diaframma largo (fig. 4.61) che combina un design privo di trasformatore con la classica capsula dell' U89I con quello del TLM170. Ha risposta in frequenza da 20Hz a 20kHz (al di sotto di 10Hz togliendo un ponte interno) e ha un SPL massimo stimato di 140 dB, rapporto segnale rumore di 130 dB e un basso rumore proprio (self- noise) di 10 dBA.
4.6.8.1 Specifiche Tipo di trasduttore: condensatore. Diagramma polare: cardioide. Risposta in frequenza: 20 + 20000 Hz. Rumore equivalente stimato: 21 dB, 10 dB (pesati A). SPL massimo per una distorsione armonica totale THD inferiore a 0,5% a l kHz: 140 dB.
...
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-1
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l
-10 -20 20
Fig. 4.61
50
100
200
500
1k
2k
5k
10k
Neumann TLM 193. (Fonte: Neumann USA)
4.6.9
Microtech Gefell UM92.1S
È la versione a valvole del Gefell UM70 Perastroika. Questo microfono (fig. 4.62) a condensatore, a valvole, con tre diagrammi polari selezionabili, usa una capsula a largo diaframma doppio, simile a quella usata nell'originale Neumann U4 7. Gli accessori standard comprendono una gabbia elastica, un alimentatore dal quale si possono anche selezionare i diagrammi polari, cavo e schermo antivento.
4.6.9.1 Specifiche Tipo di trasduttore: condensatore. Diagramma polare: cardioide, omnidirezionale, figura a otto. Risposta in frequenza: 40 + 18000 Hz. Sensibilità: 15 mV/Pa a l kHz.
20 k-.
I MICROFONI: CARATIERISTICHE E FUNZIONAMENTO
Fig. 4.62
Spaccato del microfono Microtech Gefell UM92.1 S.
amni direzionale
cardioide
o
oo
o
diagrammi polari
oo
180°
155
5 Il registratore audio analogico a nastro
Nella pratica professionale della produzione attuale, uno studio di registrazione si affida a supporti magnetici - di solito nastri magnetici - per immagazzinare il suono. In teoria, un apparecchio per la registrazione del suono può essere considerato come un blocco di memoria che abbia la capacità di conservare delle informazioni audio e, a richiesta, di riprodurre queste informazioni il più fedelmente possibile. Anche se i sistemi di registrazione audio digitale, sia quelli a nastro sia quelli senza nastro, fanno saldamente parte delle tecnologie attualmente in uso, questo capitolo pone l'attenzione su un altro apparecchio comunemente usato per la registrazione audio: il registratore analogico a nastro, detto ATR analogico. Possiamo definire il termine analogico come essere simile a oppure essere in qualche modo comparabile con qualcosa d'altro. Se definiamo un registratore analogico, ci riferiamo quindi alla sua capacità di trasformare un segnale elettrico in ingresso in un corrispondente segnale magnetico, che viene immagazzinato su nastro sotto forma di residui magnetici. La capacità e la forza di questi residui magnetici sono proporzionalmente analoghe allivello del segnale in ingresso.
5.1
Il supporto di registrazione magnetico
Nella attuale pratica professionale della produzione musicale, le informazioni audio, come quelle degli altri mezzi di comunicazione, sono di solito registrate su nastro magnetico o sul disco fisso di un computer. La maggior parte dei supporti per immagazzinamento attuali sono composti di diversi strati di materiale, ciascuno con una sua specifica funzione (fig. 5.1). Il nastro magnetico o i floppy dei computer spesso sono fatti, come composizione basilare, di poliestere o di cloruro di polivinile (PVC). Questo durevole polimero è fisicamente resistente, ed è in grado di sopportare una notevole serie di impieghi impropri prima di danneggiarsi seriamente.
TL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
r------
Fig. 5.1
(1) (2) (3) (4)
157
strato coprente strato di ossido magnetico base in poliestere o in PVC strato di carbonio antistatico
Strati strutturali che formano un nastro magnetico.
Connesso con la base di PVC c'è uno strato di ossido magnetico, che ha un ruolo operativo nel processo di registrazione. Le molecole di questo ossido formano regioni dette domini (fig. 5.2 a e 5.2 b), che comprendono i magneti permanenti più piccoli che si conoscano. Su un nastro non magnetizzato questi domini sono orientati a caso ricoprendo l'intera superficie del nastro. Il risultato complessivo di questa magnetizzazione casuale è che i poli magnetici nord e sud di ciascun dominio agiscono in modo da cancellarsi vicendevolmente sulla testina di riascolto, e quindi danno un livello medio in uscita pari a zero. Quando si registra un segnale, la magnetizzazione data dalla testina di registrazione orienta i singoli domini (con diversi gradi di direzione angolare) in modo che il loro magnetismo combinato produca un flusso magnetico medio non nullo. Questo output magnetico alternato può essere quindi amplificato e ulteriormente processato, per riprodurre accuratamente un dato segnale, in un tempo successivo. domini
a)~
b)~ Fig. 5.2
Orientamento dei domini magnetici su un nastro da registrazione non magnetizzato e su uno magnetizzato. a) L'orientamento casuale su un nastro non magnetizzato si traduce in un flusso di uscita nullo. b) La magnetizzazione dei domini si traduce, sulla testina, in un f1usso di uscita non nullo.
158
CAPITOL05
x
-
!
x 15 pollici
!
1-t--------
1--'---'--'-----'-------'---"--------1 secondo a 15 IPS 1/2 secondo a 30 IPS
Fig. 5.3
5.2
l
Relazioni di tempo rispetto alla lunghezza fisica di un nastro da registrazione.
Il trasporto del nastro (tape transport)
Il procedimento di registrazione di una banda audio, su nastro magnetico, dipende dalla capacità del transport di far scorrere il nastro sopra a una testina, a velocità costante e con tensione uniforme. In breve, questa tecnologia è usata per passare fisicamente una parte di nastro di una data lunghezza sopra la testina di registrazione in un dato intervallo di tempo (fig. 5.3). Durante il riascolto, la relazione di tempo è mantenuta stabile riproducendo esattamente la velocità alla quale il nastro fu registrato, preservando perciò l'intonazione originale, la velocità e la durata. Il movimento del nastro sulla testina a velocità e tensione costante è la funzione principale del transport; tale operazione inizia quando si preme il pulsante Play. Si può sbloccare il comando in qualunque momento premendo il pulsante Stop, il che fa entrare in funzione i freni simultaneamente alla bobina di destra e di sinistra. l pulsanti Fast Forward e Rewind servono per far riavvolgere velocemente il nastro in entrambe le direzioni, per posizionarlo in un punto ben preciso. L'avvio di questa operazione fa entrare in funzione dei supporti che sollevano il nastro, affinché non sia a contatto con le testine. Dopo che si è entrati in modo Play, premendo il pulsante Record si può registrare un segnale audio sul nastro. Su alcuni registratori bisogna premere simultaneamente i pulsanti Play e Record per iniziare una registrazione; altri incominciano a registrare quando il pulsante Play è già in azione e non appena si preme il pulsante Record. La fig. 5.4 mostra i componenti del tape transport del registratore multitraccia a 1/4 di pollice Fostex R8. Nei registratori più vecchi, se si preme il pulsante Stop per fermare un riavvolgimento veloce si rischia di torcere e danneggiare il nastro, a causa dell'alto grado di inerzia presente quando si usa il riavvolgimento veloce. Tramite una procedura di avvolgimento del nastro (detta rocking) si può prevenire questo tipo di danni. Un nastro può essere avvolto fino alla sua posizione di Stop, utilizzando il riavvolgimento veloce nella direzione opposta alla direzione dello scorrimento del nastro in quel momento, fino a quando il nastro rallenta e arriva a una velocità ragionevole; a quel punto si può premere il pulsante Stop. Negli ultimi anni i progettisti di transport hanno incorporato la Total Tramport Logic (TTL), che permette di monitorare e controllare completamente, tramite un microprocessore, tutte le funzioni del transport. Questa innovazione presenta un certo numero di vantaggi. Per esempio, permette all ' operatore di premere il pulsante Play anche quando il nastro è in fase di riavvolgimento veloce, senza paura di danneggiarlo; sulle macchine più vecchie una tale operazione avrebbe distrutto una parte del master. Con la logica TTL il registratore si rende
159
IL REGJSTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
alimentazione
guida, regolatore della tensione
capsan
rullo del capsan
della posizione del nastro
Fig. 5.4
trasporto
guida del nastro, regolatore della tensione
Pannello del transport di un registratore multitraccia Fostex R8 1/4". (Fonte: Fostex America)
conto se il suo transport non è fermo, e può determinare la direzione in cui il nastro sta avanzando. Il registratore può sia far avanzare il transport fino a che il nastro non possa essere fermato senza problemi, oppure può ridurre la velocità del nastro fino a quella di Play e a quel punto farlo entrare comodamente nel modo Play o Record. Perciò, seppure con alcuni limiti, una macchina dotata di TTL può essere considerata intelligente. Lo sviluppo di questa intelligenza logica ha trasformato i registratori a nastro magnetico nei sofisticati e interattivi ATR attuali. La maggior parte degli ATR attuali è equipaggiata con un controllo a navetta (shuttle) che permettere di far scorrere il nastro con diverse velocità in entrambe le direzioni. Questo controllo rende possibile il posizionamento automatico del nastro su punti predefiniti o riavvolgere il nastro sulla bobina, a una velocità ridotta, per un immagazzinamento a lungo termine. Il pulsante Edit, che si trova su moltissime macchine professionali, consente due tipi di operazioni: lo stop- edit e il dump-edit. Se si preme il pulsante Edit quando il transport è nel modo Stop, i freni delle bobine di destra e di sinistra sono allentati e il sensore relativo al nastro è ignorato. Questo modo stop- edit permette di far scorrere il nastro avanti e indietro, in modo da
160
CAPITOLO 5
trovare manualmente i punti su cui intervenire. Spesso se si preme il pulsante di Edit quando il nastro è in Play, solo la bobina che riavvolge è sbloccata e il sensore relativo al nastro è ignorato anche questa volta. Questo modo edit-dump permette all'operatore di far saltare al transport parti di nastro non interessanti, mentre si ascolta il materiale che viene rimosso. Uno switch di sicurezza, incorporato in tutti i transport degli ATR professionali, entra in modo Stop quando avverte l'assenza di nastro lungo le guide. Per questo il nastro si ferma automaticamente alla fine di una bobina o nel punto in cui sia stato tagliato. Questo switch può essere incorporato anche nei sensori della tensione del nastro, oppure si può utilizzare un raggio di luce che viene interrotto dalla presenza del nastro sul suo percorso. La maggior parte degli ATR professionali hanno il contagiri del nastro che ci dà la lettura di quanto nastro è passato, in ore, minuti e secondi. Molti di questi registratori hanno display digitali e possono avere anche indicatori di velocità doppi, se hanno anche il modo varispeed. Questo sistema ha un controllo continuamente variabile per permettere la variazione della velocità rispetto agli standard industriali. Su molti transport questo controllo dà la possibilità di variare la velocità di ± 20% rispetto allo standard.
5.2.1
I motori del capstan
Il capstan è l'elemento più critico in molti sistemi di transport. È l'albero di un motore ed è regolato con precisione per ruotare a una velocità determinata. Due tipi comuni di motori del capstan sono in grado di fornire una accuratezza notevole per quanto riguarda la velocità: il motore a isteresi e il servo motore a coiTente continua. Il motore a isteresi deriva la sua precisione, nel mantenere costante la velocità, dalla frequenza della tensione di alimentazione; questo standard di riferimento di solito è pari a 50 Hz o 60 Hz, cioè la frequenza della linea di alimentazione principale. Questo tipo di motore si trova spesso nelle macchine vecchie o nei modelli attuali più economici. Il più moderno servo motore a corrente continua, d'altro canto, deriva la sua precisione, nel mantenere costante la velocità, dal livello della tensione continua che gli viene fornita. Essenzialmente il servo motore a corrente continua deve la sua stabilità e versatilità a una analisi continua della velocità di scorrimento del nastro. Questo meccanismo, che capstan
o
segnale luminoso
decodificatore
disco tachimetrico con scanalature
Fig. 5.5
senso re ottico
Servo motore a corrente continua, con tachimetro- decodificatore.
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO ANASTRO
161
si basa sul feedback relativo alla percezione del movimento del nastro, è costituito da un disco tachimetrico dentellato (fig. 5.5), posto direttamente sopra l'asta del motore del capstan o sopra l'assemblaggio della bobina passiva. Il rapporto di rotazione è calcolato contando il numero dei denti del disco che passano in un secondo fra una sorgente di luce ed un sensore ottico. Un decodificatore compara il rapporto effettivo di rotazione con uno standard di riferimento, fornendo una velocità del capstan molto accurata e costante. Durante lo scorso decennio, questo tipo di design è divenuto il più usato per i transport del nastro, grazie alla sua grande adattabilità ai sistemi che usano sensori di movimento e TTL.
5.2.2
Sistemi di tape transport
Nei registratori audio professionali ree! to reel si usano tre sistemi principali per far scorrere il nastro sulle testine, con velocità e tensione costanti: open -loop, closed -loop e zero -loop. Il sistema open -loop (fig. 5.6) è quello che si trova comunemente nelle macchine meno recenti e in quelle attuali meno costose. In un sistema open -loop il capstan e il capstan roller (detto pinch roller) lavorano assieme per far scorrere il nastro lungo il percorso prestabilito alla velocità corretta. Una coppia di intensità limitata è applicata al motore della bobina che si svuota, in direzione opposta a quella di scorrimento del nastro, fornendo così la tensione e il contatto testina-nastro necessari. Una coppia di intensità limitata, applicata al motore della bobina trainante, aiuta lo scorrere del nastro che passa attraverso il capstan inattivo fino alla bobina trainante stessa. Un altro sistema di transport usato da molti costruttori è quello closed-loop, o a capstan differenziale (fig. 5.7). Come dice il nome, il percorso guida del nastro è separato dal resto del transport, e vengono ridotte al minimo le parti di nastro non supportate. Questo isolamento del nastro riduce di molto le distorsioni che si possono verificare nel sistema open -loop. Nel sistema closed -loop il nastro è, in effetti, portato fuori dal blocco delle testine, a una velocità leggermente superiore alla velocità cui è fatto entrare sul blocco stesso. I punti di entrata e di uscita del blocco testine sono controllati a volte da due capstan separati ma sincronizzati, con diametri leggermente diversi, a volte tramite un solo capstan con delle scanalature, con due roller di pressione accoppiati con quelli del capstan stesso (il che dà lo stesso risultato di due capstan di diametro diverso).
Fig. 5.6
Sistema open -loop.
162
CAPITOL05
testina di ascolto
Fig. 5.7
Sistema closed -loop.
Le forze di traino applicate al nastro, nelle due direzioni, nel sistema closed - loop forniscono la necessaria tensione per un corretto contatto nastro - testine. Questo processo è possibile perché il nastro può essere allungato del 5% della sua lunghezza prima che si abbia una deformazione permanente - questo valore è ben al di sotto della tolleranza di un sistema closed -loop. Il sistema zero-loop (fig. 5.8) è stato man mano sempre più usato nei progetti dei transport professionali attuali, perché ha la migliore struttura per poter beneficiare della logica di controllo tramite computer (TTL) e della circuiteria servo feedback in corrente continua. Il sistema zero -loop non un usa capstan; sono presenti invece dei sensori del mo vimento e della tensione del nastro da entrambe le parti del blocco delle testi ne (quella inattiva e quella di trascinamento), per controllare continuamente la velocità e la tensione del nastro. Quando si verificano variazioni rispetto alla velocità di riferimento, una tensione correttiva è immediatamente applicata direttamente al motore inattivo e al servo motore in corrente continua (e possibilmente al servo motore del capstan), riportando quindi il movimento del nastro alla tensione e velocità di scorrimento corrette.
Fig. 5.8
Sistema zero -loop.
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
163
movimento del nastro
,;,:~:~>~<~?:'::::,,-- flusso magnetico
/--;'-'--'--',--'--~"--, /
' " '
\
\
'
\
bordo d'uscita del traferro
polo - -
---------~~----~
traferro posteriore e flusso relativo (non utilizzati) generatore di corrente
Fig. 5.9
5.2.3
Testina di registrazione.
Le testine
La maggior parte dei dispositivi magnetici di registrazione audio usa testine per far fronte a tre compiti: registrare, riascoltare e cancellare. La funzione della testina di registrazione (fig. 5.9) è quella di trasformare il segnale in ingresso in residui su nastro magnetico, per avere un immagazzinamento permanente. La corrente di ingresso scorre attraverso due bobine di filo elettrico avvolte attorno ai due poli magnetici della testina, rendendo quindi possibile lo scorrimento di un flusso magnetico attraverso i poli stessi e il traferro. Come l' elettricità, anche il flusso magnetico scorre più facilmente in alcuni mezzi che in altri. I1 corrispondente magnetico della corrente elettrica è detto flusso e la resistenza al flusso è detta riluttanza magnetica. Il traferro che si trova fra i poli crea una interruzione nel flusso magnetico, provocando quindi una riluttanza verso la forza magnetica che si è creata. L'ossido presente sul nastro crea una zona di riluttanza al flusso inferiore a quella provocata da un traferro non magnetizzato, quindi il flusso magnetico scorre da un polo all'altro, passando sul nastro. Il segnale effettivamente registrato si forma al bordo d' uscita della testina di registrazione - rispetto alla direzione di movimento del nastro dato che i domini magnetici trattengono la polarizzazione e l'intensità magnetica che hanno ricevuto prima di lasciare il traferro della testina. La testina di riproduzione, o di riascolto (fig. 5.1 0), opera in maniera concettualmente simile alla testina di registrazione, ma con modalità opposte. Quando un flusso magnetico registrato passa attraverso il traferro della testina di riascolto, viene indotto un flusso magnetico nei due poli. Questo
164
CAPITOL05
nastro
flusso p re registrato sul nastro
amplificatore
Fig. 5.10
Testina di riascolto.
flusso presente nei due poli induce una corrente negli avvolgimenti, che può essere sia amplificata sia processata. La testina di riascolto è un dispositivo non lineare, dato che il suo output è proporzionale sia al valore medio del flusso presente sul nastro sia alla variazione di tale flusso. Tale variazione aumenta in maniera direttamente proporzionale alla frequenza del segnale registrato. La tensione di uscita della testina di riascolto è proporzionale a ~
M
dove
~<j>
~t
è la variazione media del valore del flusso sul traferro; è l'intervallo di tempo necessario affinché si verifichi ~
Dato che l'output è direttamente proporzionale al valore della variazione del flusso, l'output raddoppia ad ogni raddoppio della frequenza: si ha praticamente un incremento di 6 dB per ottava (fig. 5.11). La lunghezza del traferro e la velocità di scorrimento del nastro determinano il limite della riproduzione per le frequenze più alte, per la testina di riascolto, definendo perciò una ampiezza di banda complessiva per il sistema. La lunghezza d'onda di un segnale registrato su nastro è data dalla velocità a cui il nastro scorre sulla testina di riascolto, divisa per la frequenza del segnale stesso. Perciò, maggiore è la velocità di scorrimento del nastro, più alto è il limite per le frequenze più alte. In maniera simile, più piccolo è il traferro, più elevato è il limite per le frequenze alte. Quando la lunghezza d'onda di un segnale registrato è quasi uguale al doppio della lunghezza del traferro, il segnale di output comincia a diminuire fino a quando la lunghezza d'onda del segnale non sia di nuovo uguale alla lunghezza del traferro. A questo punto l' output sarà pari a zero, e si sarà
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
testina di riproduzione
basse freq.
medie freq..
165
output output mass. zero
V0 (dB)
inclinazione di 6 dB per ottava
Fig. 5.11
frequenza perdita veloce di segnale
Effetti dell'aumento della frequenza sul valore del segnale in uscita dal traferro di una testina.
raggiunto il limite superiore del sistema per le frequenze alte. Se il traferro è troppo piccolo, il segnale di output in riascolto risulterà ridotto, peggiorando perciò il rapporto segnale/rumore. Occorre stare attenti che in alcuni ATR multitraccia, sia le funzioni di registrazione sia quelle di riascolto sono svolte da una sola testina. Di solito, in questo caso, il compromesso sta nel fatto che la grandezza del traferro viene poi compensata nella sezione di equalizzazione data dalla circuiteria di registrazione, di riascolto e di sync. Questo tipo di design è usato per ridurre i costi del sistema, in quanto elimina una delle due testine (le testine di un multitraccia sono di solito costose e influiscono molto sul prezzo finale della macchina). Viene inoltre eliminata la necessità di switch aggiuntivi per il sync e delle relative circuiterie, dato che sia le funzioni di registrazione sia quelle di riascolto sono svolte da una sola testina. La funzione della testina di cancellazione è quella di portare il livello medio di magnetizzazione di un nastro al valore zero, permettendo quindi di registrare di nuovo il nastro stesso. Dopo che si è messo il transport nel modo registrazione, un segnale (un'onda sinusoidale), ad alta frequenza e ad alta intensità, viene inviato alla testina di cancellazione, il che porta il nastro ad essere saturato alternativamente sia nella direzione della polarità negativa sia in quella della polarità positiva. (La saturazione del nastro si raggiunge quando tutte le particelle presenti sul traferro sono completamente magneti zzate, e se si fornisce un ulteriore campo magnetico ciò non si tradurrà nell'aumento della magnetizzazione del nastro.) Questa saturazione alternata serve a eliminare qualunque orientamento magnetico delle particelle presenti sul nastro. Quando il nastro si allontana dalla testina di registrazione, l' intensità del campo magnetico diminuisce; i domini mantengono un orientamento casuale, e quindi il livello medio di magnetizzazione risultante è pari a zero.
166
Fig. 5.12
CAPITOLO 5
Registratore Otari MTR - 12 114" a 2 canali o l/2" a 4 canali. (Fonte: Otari Corporation)
5.3
L' ATR analogico professionale
Di solito il suo formato è a 2, 4, 8, 16 e 24 tracce. Ciascuna di queste configurazioni è studiata per adattarsi al meglio alle esigenze specifiche della produzione o della postproduzione. Per esempio, gli ATR a 2 e 4 tracce sono usati solitamente per registrare un mix multitraccia, mentre le macchine a 8, 16 e 24 tracce sono usate per la registrazione multitraccia. Alcuni modelli di macchine ATR analogiche sono mostrati nelle figure dalla 5 .12 alla 5 .17.
5.3.1
L'equalizzazione
Equalizzazione è il termine usato per definire una variazione intenzionale nella risposta in ampiezza relativa per diverse frequenze. Dato che il procedimento di registrazione analogico non è lineare, l'equalizzazione è necessaria per avere una curva di risposta in frequenza piatta su nastro magnetico. L'incremento di 6 dB/ottava proprio della risposta in frequenza della testina di riascolto rende necessaria l'applicazione di un taglio complementare di 6 dB/ottava nei dispositivi elettronici di riascolto (fig. 5.18)
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
Fig. 5.13
167
Registratore Sony APR - 5003 V a 2 canali. (Fonte: Sony Corporation of America)
Fig. 5.14
Registratore multi traccia Fostex l /2 " a 16 canali. (Fonte: Fostex Corporation of America)
168
Fig. 5.15
CAPITOLO 5
Registratore Otari MTR- IOOA a 8, 16 e 24 canali. (Fonte: Otari Corporation)
Fig. 5.16
Registratore Studer A - 820 a 24 canali. (Fonte: Studer/Revox of America, lne.)
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
Fig. 5.17
169
Registratore analogico multitraccia Sony APR - 24. (Fonte: Sony Corporation of America)
20 10
-20
~~----~--~~----~--~--~--~--~--~----~
10
20
30
100 200
500
1k
2k
5k
10k 20k
frequenza (Hz)
Fig. 5.18
5.3.2
Curva di risposta in frequenza piatta dovuta alla equalizzazione complementare.
La corrente di premagnetizzazione (bias)
Oltre alle variazioni non lineari nel livello di uscita (della testina di riascolto) relativo alla frequenza, ci sono delle discrepanze fra il valore dell'energia magnetica applicata al nastro e il valore del magnetismo trattenuto dal nastro dopo che il flusso iniziale è stato tolto. Come si vede in fig. 5.19a, la curva di magnetizzazione del nastro è lineare solo
170
CAPITOLO 5
.i.9 1
D segnale presente sulnastro
/
forza di magnetizzazione
A
segnale inviato alla testina di registrazione
a)
segnale registrato nastro i ______ __ ___ / sul_____ _ '
--- --- -- ''-- --- -' - - - - ~- - --
-- --
' ' ~---
- -- -~1~·11/MI"tltllml
' '
~----~------------b) Fig. 5~19
------- - -
segnale inviato alla testina di registrazione
Effetti della corrente di premagnetizzazione sulla linearità della registrazione. a) Curva di magnetizzazione. b) Situazione successiva all'applicazione del bias.
fra i punti A e B, e fra i punti C e D. Segnali maggiori di A (in senso negativo) e di D (in senso positivo) raggiungono il livello di saturazione, e sono soggetti a distorsione. Il segnale che si trova fra i punti B e C ha un livello di flusso troppo basso per influire direttamente sulle particelle magnetiche del nastro. Occorre perciò mettere in atto una procedura particolare, per far arrivare il segnale alla testina di registrazione nella parte lineare A-B e C-D. Tale operazione di solito consiste nell'applicazione di una corrente di premagnetizzazione detta corrente di bias o AC bias (fig. 5.19b). La corrente di premagnetizzazione è applicata mescolando il segnale audio in arrivo, che deve essere registrato, con il segnale di un ultrasuono, solitamente fra 75kHz e 150kHz. Ciò ha l'effetto di modulare, a un flusso medio più alto, l'ampiezza di un segnale registrato e di spostare il segnale registrato dalla zona non lineare, che si trova attorno allo zero, portandolo nella parte lineare della curva. Durante il riascolto, dato che la testina di play non può riprodurre il segnale di bias ad alta frequenza, può essere riascoltato il segnale audio modulato, ma non il segnale di bias.
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
5.3.3
171
I canali di registrazione
Ciascun canale di registrazione di un moderno ATR (non importa quale sia la configurazione della macchina), è progettato per essere elettricamente identico a tutti gli altri; la circuiteria di canale è semplicemente riprodotta identica in ciascun canale. Dato che la testina per nastro magnetico ha tre funzioni, le parti elettroniche di un ATR devono essere adatte per mettere in atto gli stessi processi: registrazione, riproduzione e cancellazione. Nelle macchine meno recenti, ciascun canale di registrazione consisteva di un modulo in cui erano installate tre schede elettroniche. A ciascuna scheda era affidata una delle tre funzioni. Nei più recenti ATR, in particolar modo nei multitraccia, si usano i moduli di ingresso/uscita (IlO), i quali incorporano tutti i controlli variabili e le circuiterie elettroniche di un canale su un sola scheda a circuiti stampati. Questi moduli sono alloggiati in un solo telaio all'interno della consolle dell' ATR. I design che usano i moduli IlO permettono una intercambiabilità fra i canali e una facilità d'uso molto maggiori; con questi moduli si può variare anche il segnale in ingresso, in uscita, il livello di sync e l'equalizzazione. Il segnale in uscita da un ATR attuale può essere di tre diversi tipi a discrezione dell'operatore: input, riproduzione e sync. Nel modo di input, il segnale che si ha nell'uscita del canale prescelto è prelevato dal segnale in ingresso. Perciò, in qualunque modo si sia selezionato il transport dell' ATR, compreso lo stop, è possibile misurare tramite meter, e monitorare, tutti i segnali che sono presenti all'ingresso dell' ATR. Nel modo di riproduzione, il segnale di output è preso dalla testina di riproduzione, e l'output e i meter del canale ci danno una misurazione del segnale in riascolto. Questo modo può essere utile in due casi: permette il riascolto di un nastro preregistrato, ad uso della produzione dello studio, e permette il monitoraggio di materiale che è sul nastro, quando si è nel modo registrazione. Quest'ultima applicazione ci dà un controllo immediato della qualità di tutto il processo di registrazione e di riascolto dell' ATR. Nella postproduzione, mediante l'uso di un codice di tempo (detto time code, vale a dire il codice usato per la sincronizzazione del transport), un ATR multitraccia può aver bisogno di circuiterie elettroniche modificate, perché i sincronizzatori dei controlli spesso richiedono una ampiezza di banda di riascolto fino a l 00 kHz, in modo da poter leggere il codice anche a velocità di scorrimento superiori. Per convenzione la traccia di numero più alto di un registratore analogico è equipaggiata con una circuiteria elettronica appositamente studiata per la registrazione e la riproduzione di time code. Il modo sync ha la sua ragion d'essere per la necessità di registrare materiale su una o più tracce mentre si ascolta simultaneamente il materiale di altre tracce preregistrate (questo processo è noto come overdubbing, cioè sovraincisione). Registrare una o più tracce ex- novo usando la testina di registrazione, mentre si riascoltano le tracce pre-registrate tramite la testina di riascolto, darebbe come risultato finale una asincronia tra le tracce registrate e il resto del programma sul nastro. Per evitare questa perdita di sincronizzazione, le tracce preregistrate sono messe in sync; così facendo i segnali che devono essere monitorati sono riascoltati mediante la testina di registrazione, allineando fisicamente le tracce riascoltate e quelle registrate e mantenendo una assoluta sincronizzazione (fig. 5.20a e 5.20b). Gli ATR professionali permettono una scelta indipendente fra funzioni di registrazione e di riascolto e fra ciascun canale. Questi controlli possono essere messi vicino al meter dell' ATR, al pannello frontale o all'unità di controllo a distanza. Oltre al controllo relativo all'ingresso, la riproduzione e il sync, un ATR professionale ha una selezione di funzione, data dallo switch omonimo, che di solito ha il nome Safe o Ready (cioè disa-
172
CAPITOLO 5
m '
a)
b)
, fuori sincrono ' :. . . . . . . -
l
'
'
:.__ in sincrono ' '
Fig. 5.20
La funzione del modo sync. a) Nel modo riproduzione, il segnale registrato è in ritardo rispetto al segnale in riascolto, portando a una condizione di non sincronizzazione. b) Nel modo sync, la testina di registrazione funziona contemporaneamente come testina di registrazione e di riascolto, sincronizzando il segnale.
bilitato o pronto). Premendo questo pulsante si possono prevenire le cancellazioni accidentali di una traccia registrata.
5.3.4
L'unità di controllo a distanza (remote contro[) e gli autolocator
L'unità di controllo a distanza (remote contro[) si è evoluta da semplice controllo sul transport del nastro, fino alle unità attuali che contengono tutti i controlli delle funzioni del transport e dello stato delle tracce. Queste unità sono di solito posizionate vicino alle attrezzature per produzione audio, mettendo i controlli a portata di mano del tecnico del suono. Un'opzione che si trova in molte sezioni di transport e di controllo a distanza degli attuali ATR, a 2 e a 4 tracce, è l'autolocator (fig. 5.21). Esso permette di memorizzare dei punti specifici che potranno poi essere richiamati. Quando il fonico fissa un punto da richiamare tramite una tastiera di controllo, oppure lo richiama dalla memoria e preme il pulsante di ricerca, l' autolocator riporta il nastro nel punto desiderato. In quel punto il transport si ferma, si posiziona da solo nel modo play, oppure ripete automaticamente un ciclo compreso fra due punti prefissati. La maggior parte degli autolocator permette di fissare più punti, facilitando quindi quèsto tipo di operazioni così utili nella produzione audio. Anche il sincronizzatore dei controlli, usato nella postproduzione di alto livello, può operare come un controllo a distanza interattivo e come autolocator. Questo tipo di sincronizzatore si serve del time code per esercitare un controllo completo sulle funzioni di remote contro} di uno o più transport simultaneamente. In quest'ultimo caso diversi ATR possono essere comandati per cercare (avanzando o tornando indietro) la posizione del nastro master, oppure per fissare valori di riferimento per uno specifico time code.
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
Fig. 5.21
173
Esempio di remote control con autolocator. (Fonte: Studer/Revox of America, lnc.)
5.3.5
I controlli delle apparecchiature MIDI
Di recente è stato adottato un nuovo metodo che si serve delle specifiche MIDI per controllare le funzioni di transport di apparecchiature per la registrazione, a nastro e non,
174
CAPITOLO 5
appositamente studiate. Questo sistema, noto come Midi Machine Control (MMC), permette di trasmettere un'ampia gamma di comandi di transport, usando linee standard di comunicazione MIDI, da un dispositivo di controllo centrale verso un dispositivo in particolare, o verso più attrezzature contenute in un sistema collegato. Essenzialmente ciò significa che le funzioni di controllo di transport possono ora essere eseguite, in modo più economico, da un dispositivo di controllo centrale che utilizza il protocollo MIDI (per esempio un sequencer MIDI, una consolle di mixaggio o un controllo di transport) - sia manualmente sia tramite controllo computerizzato automatico. Per esempio, il sistema di produzione musicale che si vede nella fig.5.22 ha un sequencer MIDI comandato da un computer, configurato per essere il controllo principale del transport di un registratore analogico a nastro a otto tracce. Ecco una possibile configurazione: • selezionando l'icona locate l sul display del sequencer si ordina all' ATR di posizionarsi all'inizio della canzone; • una volta posizionato, l'inizio della sequenza invia un ordine di play. A quel punto il transport entra in funzione e fa uscire il codice SMPTE dalla traccia 8; • l'SMPTE è tradotto in un codice di tempo MIDI (MTC), che viene quindi recepito dal sequencer. Questo, a sua volta, in base alle informazioni della traccia del codice di tempo del registratore, comincia a suonare la sequenza; • alla battuta 28 viene ordinato alla traccia 6 di entrare in registrazione in modo che si inizi una parte di voce; • alla battuta 43 viene ordinato alla traccia 6 di interrompere la registrazione; • alla fine della sequenza viene inviata una istruzione locate l al registratore e viene seguita dal comando di stop. Ovviamente questa è solo una delle situazioni più semplici e delle configurazioni di sistema che possono far uso del MMC. La vera potenza del MMC sta nel fatto che, essendo basato sul MIDI, lo si può inserire in software, in controlli, in registrazione audio e video, in consolle di mixaggio e in strumenti musicali , senza avere grandi costi aggiuntivi per il costruttore. Tutto ciò si è tradotto in una crescente popolarità di questo protocollo standard presso i costruttori di apparecchiature professionali e di strumenti elettronici. Una descrizione più dettagliata di questo protocollo si trova nel cap. 7.
SEQUENCER MIDI
transport che adotta un sistema MMC
Fig. 5.22
convertitore SMPTE/MTC
Esempio di sistema di produzione musicale basato sul MIDI Machine Control.
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
5.3.6
175
I vari formati del nastro e delle testine
Gli ATR analogici professionali sono attualmente disponibili in una grande varietà di configurazioni, per quanto riguarda il numero di tracce e la larghezza del nastro. Le più comuni sono: a 2 tracce, 4 tracce e 8 tracce a 114 di pollice; 4 tracce, 8 tracce e 16 tracce a 112 di pollice; 8 tracce e 16 tracce a l pollice; 16 tracce e 24 tracce a 2 pollici (fig. 5.23). Le caratteristiche ottimali di performance nastro-testine, per l' ATR analogico sono determinate da diversi parametri: larghezza delle tracce, larghezza del traferro delle testine e velocità di scorrimento del nastro. In generale la larghezza delle tracce e del traferro è dell'ordine di 0,2 cm per l'ATR a 2 tracce a 114 di pollice; 0,175 cm per il 4 tracce a 114 di pollice, 8 tracce su l pollice e 16 tracce su 2 pollici; 0,0925 cm per il 24 tracce su 2 pollici. Queste dimensioni sono superiori a quelle del traferro (0,0525 cm) per nastro da cassette. Se la larghezza delle tracce registrate è maggiore, il nastro può trattenere una magnetizzazione superiore, il che si traduce in un segnale in uscita molto più ampio e in un miglior rapporto segnale/rumore. Anche l'uso di tracce con larghezza maggiore rende il nastro meno suscettibile a cadute nel rapporto segnale/livello. Per evitare scambi di informazioni fra canali è presente una banda di protezione, cioè una certa parte di nastro non registrato che si trova internamente a due tracce adiacenti. La velocità di scorrimento del nastro ha una diretta influenza sulle caratteristiche di rendimento del nastro stesso, dato che è strettamente legata al livello del segnale registrato e alla sua lunghezza d'onda. Ad alte velocità, il numero di domini magnetici che passano sopra le testine in un dato intervallo di tempo è superiore a quello che si ha per basse velocità. Perciò l'intensità media di magnetizzazione ricevuta dalla testina di riascolto è maggiore e produce un segnale in uscita più forte, che richiede una amplificazione minore, il che si traduce in un minor rumore di fondo sul nastro. Dato che le alte velocità di scorrimento fanno aumentare la lunghezza d'onda del segnale registrato, è necessaria una minore enfatizzazione delle frequenze alte da parte delle circuiterie elettroniche di registrazione, il che permette di avere livelli di registrazione maggiori senza saturare il nastro. Per velocità di scorrimento più alte l'ampiezza di banda è effettivamente maggiore. Questo risultato è dovuto anche alle caratteristiche di risposta della testina di riproduzione. Come si è già detto, l' output della testina di riproduzione è sensibile al valore medio di magnetizzazione del traferro. Ali' aumentare della frequenza del segnale riascoltato, un numero sempre maggiore di cicli d'onda ricade all'interno del traferro, in un qualunque istante di tempo, fino a quando la lunghezza d'onda del segnale non sia pari alla larghezza del traferro stesso (fig. 5.24). A questo punto il livello di uscita medio è pari a zero. Questa riduzione del valore di uscita, nota come scanning loss, determina il limite superiore in frequenza del sistema. Dato che la lunghezza d'onda di un segnale registrato aumenta all'aumentare della velocità del nastro, il limite superiore della banda di frequenza è maggiore nel caso di velocità di scorrimento maggiori. Le velocità di scorrimento del nastro di solito usate nella postproduzione sono le seguenti: 7,5 ips (inch per second = pollici al secondo); 15 ips, 30 ips. Queste velocità si trovano su molti ATR da 1/4" e 1/2" in studio, anche se la velocità di 7,5 ips è un compromesso eccessivo per il lavoro di produzione su multitraccia, per quel che riguarda la qualità del segnale. Negli ultimi anni la velocità più usata nella produzione musicale su supporto analogico è stata quella di 30 ips. Se usata con nastri a basso rumore di fondo ed elevato output, tale velocità elimina o riduce di molto la necessità di operare una riduzione del rumore.
176
CAPITOL05
nastro stereo per cassette (1 /8") 0,035 f/; IO q;
.___ _
____,~--,.., ...•.______
otto tracce su 1 pollice
_ _____..JI' o,o21
traccia piena, cioè mono (1/4")
l··
., · ~ _
0,130
- Il o,240
due tracce stereo (1 /4") 0,156 q; IO q;
-~
f/; IO(/;
24 tracce su 2 pollici
l' 0,080 0,084 q; to q;
quattro tracce su 1/4" 0,136 f/;
to
f/;
~
l'
0,043
quattro tracce su 1/2" 0,070 0,130 q; to
Fig. 5.23
5.3.7
rt
Configurazione delle tracce sul nastro per larghezze usuali, utilizzate per una registrazione analogica.
Effetto copia
L'effetto copia è una forma di deterioramento della qualità del nastro, che si può verificare dopo che si è finita una registrazione; in pratica è il trasferimento di un segnale registrato da uno strato del nastro magnetico a uno adiacente, a causa dell'induzione magnetica. Ciò porta ad avere un segnale chiaramente falso o a un pre-eco durante il riascolto. L'effetto copia è maggiore quando il livello di registrazione è alto e si riduce di 2 dB per ogni decibel in meno nel livello del segnale. Le proporzioni di questo feno-
~ ampiezza
del flusso di segnale registrato
larghezza del traferro
Fig. 5.24
Quando la lunghezza delle onde sonore registrate eguaglia la larghezza del traferro il valore di uscita è pari a zero.
177
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
flusso riprodotto dalla testina di riascolto (fuori fase) ossido base ossido base ossido base
'
-
bordo interno
'
,
. . . 1'
l
flusso riprodotto dalla testina di riascolto (in fase) bordo esterno
Fig. 5.25
Induzione magnetica che si verifica nelle parti esterne e interne di un nastro magnetico e che porta all'effetto copia.
meno dipendono anche da altri fattori, come la durata della giacenza in magazzino, la temperatura di conservazione del nastro e lo spessore del nastro stesso (nastri con una base più spessa hanno meno problemi di effetto copia). A causa delle proprietà direzionali delle linee di flusso magnetico, l'effetto copia è più evidente nelle zone esterne adiacenti del nastro (dove l'induzione magnetica è in fase), come si vede nella fig. 5.25. Quindi se un nastro magnetico viene conservato riavvolto di testa (riavvolto sulla bobina di sinistra rispetto al blocco testine), un segnale fantasma si trasferirà sulle zone esterne e sarà riascoltato prima del segnale. Per questa ragione, in campo professionale si usa conservare un nastro registrato riavvolto di coda (cioè sulla bobina di destra). In questo caso, l'effetto copia è successivo al segnale- condizione che viene mascherata dal naturale decadimento del suono - e viene spesso percepita inconsciamente dall'ascoltatore come riverberazione.
5.3.8
Pulizia
È molto importante mantenere le testine di registrazione e le parti mobili del transport dell' ATR libere da sporcizia e da residui di ossido. Questi si generano quando lo sfregamento fra testina e nastro fa sì che molte particelle di ossido si accumulano sulla superficie di contatto. Tale accumulo è molto dannoso se si verifica sulla superficie della testina di registrazione, dato che anche una infinitesima separazione fra il nastro magnetico e le testine può avere effetti negativi. Per esempio, un segnale registrato a 15 ips con un accumulo di residui di ossido di l millimetro sulla testina di registrazione comporta una perdita in riascolto di 55 dB a 15kHz. Quando si puliscono le testine e le guide del transport (ad eccezione del pinch roller e di altri dispositivi con superficie in gomma), bisogna usare alcool denaturato (isopropilico) oppure una soluzione pulente apposita, praticamente ogni giorno o comunque prima di fare l'allineamento di routine.
5.3.9
Smagnetizzazione
Le testine sono fatte di una lega metallica magneticamente dolce, il che significa che la lega non ritiene immediatamente il magnetismo ma si comporta come un eccellente conduttore di flusso. Queste testine, comunque, ritengono piccole quantità di magnetismo
178
CAPITOL05
residuo che possono comportarsi in modo da cancellare parzialmente i segnali ad alta frequenza su un nastro master. Per questa ragione si raccomanda la smagnetizzazione delle testine dopo 10 ore di lavoro. Lo smagnetizzatore agisce in maniera molto simile ad una testina di cancellazione, in quanto satura la testina con un segnale alternato ad alto livello che randomizza il flusso magnetico residuo (vale a dire, gli fa assumere disposizione casuale). Dopo che la testina è stata smagnetizzata, è importante allontanare lo smagnetizzatore dalla testina stessa a una velocità inferiore a 5 cm/s, in modo da non indurre involontariamente un flusso magnetico nella testina. Prima di allineare un ATR, le testine dovrebbero sempre essere pulite e smagnetizzate in modo da avere letture accurate e da preservare l'allineamento del nastro.
5.3.10 L'allineamento delle testine Un fattore importante che influenza le performance di un registratore analogico è l'allineamento fisico delle testine. Le testine di cancellazione, registrazione e riascolto hanno cinque regolazioni: altezza, azimuth, zenith, wrap e rack. L'altezza determinerà il posizionamento verticale della traccia nel senso della larghezza del nastro (fig. 5.26). Se una traccia è registrata e riascoltata su testine che abbiano altezze differenti, probabilmente non tutti i segnali registrati saranno riprodotti. Questo si traduce in un peggioramento del rapporto segnale/rumore e in un maggior scambio di informazioni fra canali del multitraccia (diafonia). L'azimuth si riferisce all'inclinazione della testina nel piano parallelo al nastro (fig. 5.27). IL traferro dovrebbe essere perpendicolare al nastro, in modo che tutti i punti in cui il traferro tocca il nastro siano elettricamente in fase tra di loro. Lo zenith si riferisce all'inclinazione del traferro perpendicolarmente al piano del nastro; deve essere regolato in modo che il nastro tocchi la parte superiore e quella inferiore della testina con la stessa forza, altrimenti tenderebbe a mettersi di traverso; questo succede quando il nastro scorre sopra o sotto una testina o una guida e i suoi bordi non
Fig. 5.26
Il traferro della testina deve essere centrato rispetto alla posizione del nastro.
Fig. 5.27
Il traferro deve essere perpendicolare rispetto al senso di scorrimento del nastro.
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
179
sono paralleli alla piastra superiore del transport, il che provoca delle variazioni nell' effettiva altezza, azimuth e velocità di scorrimento del nastro stesso. Il wrap si riferisce all'angolo con cui il nastro si curva attorno alla testina e alla posizio ne del traferro in quest'angolazione. Il wrap determina l'intensità del contatto nastro/testina e perciò regola la sensibilità della testina alle perdite di segnale (drop-out). Il rack determina la pressione del nastro sulla testina. Più la testina è spostata sul suo asse orizzontale verso il nastro, maggiore è la pressione del nastro sulla testina stessa. L'altezza può essere regolata visivamente oppure usando un nastro di prova relativo alla configurazione della testina, per avere un output massimo a l kHz o a 3 kHz. Lo zenith può essere controllato segnando i poli magnetici con una matita grassa bianca, e facendo scorrere un pezzo di nastro scartato per osservare la figura che si forma quando il segno della matita se ne va (fig. 5.28). I bordi di questa figura devono essere paralleli. Se non lo sono si devono usare le viti di regolazione del blocco delle testine per variare lo zenith. L'angolo di wrap può essere controllato allo stesso modo dello zenith, assicurandosi che il disegno rimasto sia centrato attorno al traferro. La regolazione del rack può essere necessaria se il disegno è più ampio sulla testina di registrazione che su quella di riascolto o viceversa. L'azimuth può essere controllato mettendo deliberatamente di traverso il nastro sulle testine (spingendo in un senso e nell'altro sui bordi del nastro proprio frontalmente alla testina), mentre si sta riascoltando la banda di ampiezza di un segnale a 15 kHz su un vecchio nastro per allineamento standard. Se l' output aumenta, l'azimuth deve essere regolato e si può operare in due modi, in ciascuno dei quali si usa un nastro di prova full-track. Il primo metodo per controllare l'azimuth è quello di riascoltare la sezione a 15kHz di un nastro di prova, e regolare l'azimuth in modo da avere l'output più alto possibile su tutti i canali. Questo sarà un compromesso, visto che alcuni canali del multitraccia saranno crescenti mentre altri saranno calanti in entrambi i lati di una corretta disposizione. Il picco che si ha con una disposizione corretta sarà molto più definito se ci sono anche picchi minori e più estesi da entrambe la parti rispetto ad esso. Per essere sicuri di aver trovato il picco corretto, il traferro andrebbe controllato visivamente per verificare che sia perpendicolare al percorso del nastro, prima di provare una regolazione. Il secondo metodo si serve della fase di un segnale di un nastro di prova, a 12kHz e a 15 kHz, per trovare la disposizione corretta. Dopo aver trovato il picco, come nel primo metodo, l'output del canale a livello più alto viene inviato nell'ingresso verticale di un oscilloscopio, e l'output del canale con
Il '
allineamento appropriato
Fig. 5.28
testina regolata testina regolata troppo troppo verso l'alto verso il basso
Differenti impronte lasciate dalle testine sul nastro, determinate da un allineamento dello zenith corretto o improprio.
180
CAPITOL05
livello più basso viene inviato all'ingresso orizzontale dello stesso oscilloscopio. Il disegno risultante sullo schermo dell' oscilloscopio rappresenta la fase relativa fra i due canali. Una linea retta con direzione 45° verso destra e in alto indica che i due canali sono in fase, un cerchio indica che sono sfasati di 90°, mentre una retta inclinata di 45° verso sinistra indica che i due canali sono sfasati di 180°. L'azimuth deve essere regolato in modo che i due canali siano in fase. Sulle testine del multitraccia non è possibile avere tutti i traferri in fase contemporaneamente, a causa di una variazione dalla linea verticale del traferro stesso che si verifica nella fase di costruzione. Quindi si procede a una regolazione di fase appropriata per le tracce esterne, e quelle interne sono di solito sfasate meno di 60° l'una rispetto all'altra. L'azimuth delle testine di registrazione deve essere regolato alla stessa maniera di quello delle testine di riascolto, vale a dire usando un nastro di prova e mettendo il registratore in modo sync. L'azimuth delle testine di cancellazione non è importantissimo a causa delle dimensioni del loro traferro. Va regolato correttamente fino a quando il traferro arriva all'altezza giusta, e con angolazione corretta, rispetto al percorso del nastro. La regolazione delle testine non deve essere fatta molto di frequente, ma solo quando la sua necessità viene evidenziata dal deterioramento della performance dell' ATR, e la regolazione stessa andrà fatta da un addetto alla manutenzione qualificato.
5.3.11 Calibratura elettronica Dato che sensibilità, livello di output, necessità di corrente di premagnetizzazione e risposta in frequenza variano moltissimo da un tipo di nastro all'altro, gli ATR sono dotati di regolazioni elettroniche a livello variabile per il livello di registrazione/riascolto, l'equalizzazione, la corrente di premagnetizzazione e così via. È estremamente importante attenersi a un certo standard nella regolazione di questi livelli in modo che una registrazione fatta su un ATR sia compatibile con un altro, e abbia identica risposta in riascolto. La procedura usata per regolare questi controlli a livelli standard è detta calibratura elettronica o allineamento elettronico. Un corretto allineamento di un ATR dipende dalle caratteristiche specifiche del nastro e dal tipo di blocco di testine usato, ed è quindi buona pratica ricalibrare tutti gli ATR usati per la produzione a intervalli regolari o quasi. Negli studi di registrazione più importanti, l'allineamento delle macchine è, di routine, la prima cosa che si fa alla mattina e prima di ciascuna sessione di registrazione, il che assicura la conformità agli standard e l'affidabilità della performance di ciascun nastro master. Supponendo che le testine di registrazione e di riascolto siano allineate correttamente, si può fare la calibratura elettronica dell' ATR. Questa operazione viene compiuta facendo riferimento a un certo numero di curve di equalizzazione standard per ciascuna velocità di scorrimento del nastro. Queste curve sono state stabilite, relativamente alla velocità di scorrimento di 30 ips, dalla NAB (National Association of Broadcasters), in uso negli USA e in molti altri paesi; dal DIN (Deutsche lnstitute Norme), usate in Europa; e dalla AES (Audio Engineering Society).
• l.
t
l
181
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
L~HII I II ! I I I 20
50
100
200
500
1k
2k
5k
1O k
20 kHz
frequenza (Hz) 20 3,75 ipl
15
~
ii) 10 ~
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5
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o o a. Cl) -5 ·.:::: -10 -15
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r-
3,75 ips -
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l
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7,5 ips
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2k 500 1 k frequenza (Hz)
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10 k
20kHz
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l ·
1
15 ips
10 k
20kHz
frequenza (Hz)
Fig. 5.29
Pre e post-equalizzazione, conformemente alle norme NAB e DIN.
Le curve NAB e DIN sono rappresentate nella fig. 5.29. Per chi è nuovo a queste procedure, la calibratura potrà sembrare complicata, ma con la pratica essa diverrà una cosa normale e di solito ci vogliono meno di 10 minuti per portarla a termine. La calibratura elettronica viene fatta in due fasi: allineamento delle parti di riascolto e allineamento delle parti di registrazione. La procedura passo-passo, per diversi nastri e velocità di scorrimento, è fornita dalla tabella 5 .1.
182
Tab. 5.1
CAPITOLO 5
Procedure di allineamento per le parti di riascolto e di registrazione
Allineamento delle parti di riascolto. Posizionare il nastro per l'allineamento delle parti di riascolto sulla macchina, per allinearlo. Se il nastro è stato immagazzinato riavvolto alla fine, riportarlo all'inizio. A. Allineamento delle parti di riascolto a 15 ips per nastri a basso rumore proprio e alto output, usando un nastro standard per allineamento, full track a 15 ips. l. Regolare il livello di riascolto per avere O VU a 700Hz. 2. Regolare l'equalizzazione per il riascolto a 15 ips delle alte frequenze per avere O VU a 10kHz. 3. Regolare il livello di riascolto per avere -6 VU a 700Hz. 4. Non regolare l'equalizzazione per il riascolto delle frequenze basse fino a che non si sono regolate le parti di registrazione. B. Allineamento delle parti di riascolto a 15 ips per nastro standard, usando un nastro standard per allineamento, full track a 15 ips. l. Seguire le istruzioni date nel punto A, omettendo la A3. C. Allineamento delle parti di riascolto a 7,5 ips per nastro a basso rumore proprio e alto output, usando un nastro standard per allineamento, full track a 7,5 ips. l. Regolare il livello di riascolto in modo che il tono a 700 Hz registrato 10 dB al di sotto del livello operativo venga letto a O VU. 2. Regolare l'equalizzazione per il riascolto a 7,5 ips delle alte frequenze in modo che il tono a l O kHz venga letto a O VU. 3. Non regolare l'equalizzazione per le basse frequenze fino a che non si sono regolate le parti di registrazione 4. Regolare i controlli del livello di riascolto in modo che un tono a 700 Hz registrato a livello operativo venga letto a -6 dB VU. D. Allineamento delle parti di riascolto a 7,5 ips per nastro standard, usando un nastro standard per allineamento full track a 7,5 ips. l. Seguire le istruzioni da C l a C3. 2. Regolare il controllo del livello di riascolto in modo che il tono a 700 Hz registrato a livello operativo venga letto a O VU.
Allineamento delle parti di registrazione. Posizionare il nastro sulla macchina in modo che possa essere registrato. A. Per tutti i nastri a 15 ips. l. Mettere il selettore dell'output nella posizione bias, e mettere la macchina in modo registrazione su tutte le tracce. 2. Regolare il controllo del picco di cancellazione per avere la massima lettura possibile sui meter. 3. Inviare un tono a 1000Hz nell'ingresso della macchina. 4. Mettere il selettore dell'output in modo riproduzione e, partendo con un basso livello di bias, aumentare il valore del bias fino a che il meter raggiunge il valore massimo. Continuare ad aumentare il livello del bias fino a che la lettura del meter scende di l dB rispetto al valore massimo. 5. Inviare un tono a 700Hz a O dB dalla consolle in tutti gli ingressi della macchina e regolare il controllo del livello in modo che il meter del registratore dia la lettura OVU.
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
183
6. Mettere il selettore di output nel modo input e regolare il controllo di registrazione cal per avere O VU sul meter. 7. Mettere il selettore output in modo riproduzione e inviare un tono a l O kHz dalla consolle in tutti gli ingressi della macchina in modo da avere O VU sul meter. 8. Inviare un tono a 50 Hz a livello O VU negli ingressi della macchina. Regolare l'equalizzazione in riascolto per le basse frequenze a 15 ips per avere una lettura O VU sul meter. B. Per tutti i nastri a 7,5 ips. l. Seguire le istruzioni A l a A2 appena menzionate. 2 Mettere il selettore di output in modo riproduzione e inviare un tono a 500 Hz a tutti gli ingressi della macchina. Mettere tutte le tracce nel modo registrazione e aumentare il livello di bias fino a raggiungere la massima lettura sul meter. Continuare ad aumentare finché il meter non segnerà un valore leggermente inferiore al valore di picco. 2. Inviare un tono a 700 Hz a O VU a tutti gli ingressi della macchina e regolare il controllo del livello per avere O VU sul meter. 4. Mettere il selettore di output nel modo input e regolare il controllo di registrazione cal per avere una lettura O VU sul meter. 5. Ridurre la regolazione del controllo del livello di registrazione in modo che il meter legga -lO dB VU. 6. Mettere il selettore di output in modo riproduzione e regolare il controllo del livello di riproduzione per avere una lettura di O VU sul meter. 7. Inviare un tono a 10 kHz a O VU negli ingressi della macchina e regolare l'equalizzazione in registrazione a 7,5 ips per avere una lettura O VU sul meter. 8. Inviare un tono a 50 Hz a O VU negli ingressi della macchina e regolare l'equalizzazione di riascolto delle basse frequenze a 7,5 ips per avere una lettura O VU sul meter. 9. Inviare un tono a 700Hz a O VU negli ingressi della macchina, mettere il selettore di output in modo input e regolare il controllo del livello di registrazione per avere una lettura O VU sul meter. 10. Ridurre il controllo del livello di riproduzione fino a raggiungere, approssimativamente, le regolazioni che si hanno con il tono usato per il livello operativo sul nastro di allineamento di riascolto. Quindi mettere il selettore di output in modo riproduzione e regolare il controllo del livello di riproduzione per avere una lettura O VU sul meter. (Eseguire l'istruzione 10 nell'ordine preciso indicato, in modo da evitare valori eccessivi e possibili danni ai VU meter della macchina.) L'obiettivo primario del processo di calibratura è quello di fornire un riferimento standard per quanto riguarda i livelli e l'equalizzazione di un ATR. Ciò viene realizzato mediante l'uso di un nastro apposito per allineamento, che è disponibile con varie configurazioni di velocità e di ampiezza di tracce, e che contiene il seguente materiale registrato: l. Livello di riferimento standard - un segnale a 700 Hz o a l kHz, registrato al livello di flusso standard di riferimento, 185 nWb/m di livello operativo standard, 250 nWb/m di livello elevato, 320 nWb/m di livello DIN (il livello operativo europeo).
184
CAPITOL05
2. Un tono per la regolazione dell'azimuth a 15kHz per una durata di 30 secondi. 3. Risposta in frequenza: toni a 12 kHz, l O kHz, 7,5 kHz, 5 kHz, 2,5 kHz, l kHz, 500 Hz, l 00 Hz, 50 Hz e 30 Hz. Durante la calibratura delle parti elettroniche di riproduzione dell' ATR, bisogna impostare le funzioni di output nel modo riproduzione su tutti i canali. Mettere il nastro di prova sulla bobina che avvolge (è sempre bene riavvolgere questo nastro fino alla fine per avere una velocità di riavvolgimento più uniforme) e riavvolgerlo fino all'inizio sulla bobina inattiva. Con i controlli di aggiustamento del livello, mettere l' ATR nel modo play e regolarlo in modo da avere una risposta in frequenza piatta ed un adeguato livello di riferimento. L'equalizzatore in riproduzione per le alte frequenze va regolato in modo che il tono a 1O kHz raggiunga il livello di riferimento sul meter, anche se piccole deviazioni dalla risposta in frequenza ottimale richiedono interventi più precisi. Un nastro di allineamento a 7,5 ips è simile a quello a 15 ips, ad eccezione del fatto che tutti i toni sono registrati 10 dB sotto il livello operativo normale. Ciò viene fatto per fronteggiare la maggiore saturazione delle alte frequenze a velocità di scorrimento più basse. L'ultimo segnale registrato è un segnale a 700Hz o a l kHz a livello operativo standard, per un appropriato aggiustamento dei livelli. La maggior parte dei nastri da allineamento sono in origine nel formato full-track forali track: vale a dire, il segnale viene registrato lungo tutta la larghezza del nastro. Nel caso di un ATR con due o più tracce, la riproduzione della risposta dell'equalizzazione alle basse frequenze non può essere adeguatamente regolata. Ciò è dovuto a un fenomeno detto fringing, cioè sfrangiatura, che si verifica quando un nastro con una determinata configurazione viene riascoltato usando un traferro più stretto di quello usato per registrare il segnale sul nastro stesso. I segnali che hanno una lunghezza d'onda superiore (quindi quelli al di sotto di 500Hz) saranno sottoposti sia al flusso magnetico presente sul traferro, sia a qualunque altro flusso estraneo che si estenda di più o di meno rispetto alla lunghezza del traferro stesso, sommandosi all'output del segnale alle frequenze più basse. Per questa ragione le frequenze presenti in questi nastri di prova subiranno una enfatizzazione alle basse, che arriva fino a +3 dB a 30Hz. Per evitare il problema del fringing, le regolazioni dell' equalizzatore alle basse devono essere fatte soltanto dopo tutte le altre operazioni. Il precedente processo può ora essere rifatto con precisione per ciascun output dell' ATR, mettendolo in modo sync. Regolando il potenziometro che regola il livello del sync, tutti i livelli e i controlli dell'equalizzazione possono essere allineati allo stesso modo. Dopo che si sono fatte tutte le regolazioni di allineamento delle parti di riproduzione, bisogna di nuovo riavvolgere il nastro da allineamento, riascoltarlo o farlo avvolgere lentamente senza interruzioni, fino a che la bobina di riavvolgimento, per l'immagazzinamento, non sia riempita. La preparazione del procedimento di allineamento consiste nel posizionare una bobina nuova di nastro non registrato sulla macchina. Sarebbe bene che questo nastro fosse lo stesso che poi sarà usato nella sessione di registrazione vera e propria; se ciò non è possibile, esso dovrà provenire almeno dallo stesso costruttore e avere le stesse caratteristiche specifiche. La prima regolazione che si fa, di routine, sulle parti elettroniche di registrazione di un ATR è quella della regolazione del bias. Questa importante regolazione determina il valore del segnale di bias in corrente alternata che sarà mescolato con il segnale registrato dalla testina di registrazione, e che è in stretta relazione con il rapporto distorsione/rumore della macchina. Un segnale di bias troppo basso si traduce in un maggior rumore di fondo, in una distorsione più è \ i dente e in una certa enfatizzazione delle alte frequenze. Perciò l'uso del bias fornisce
IL REGISTRATORE AUDIO ANALOGICO A NASTRO
185
un compromesso fra rumore, distorsione e risposta in frequenza, il punto ottimale dei quali si trova a un valore intermedio. Per predisporre il controllo del bias, svolgere il nastro adatto sulla macchina e inviare un segnale a l kHz a 15 o a 30 ips, oppure 500Hz a 7,5 ips, a tutti gli ingressi dell' ATR a livello operativo (0 VU sulla consolle). Con i selettori delle tracce posti in modo riproduzione, mettere il transport in modo registrazione usando un dispositivo di regolazione appropriato per fissare i controlli delle singole tracce, indicato con bias o con bias adjust. Il livello di output dell' ATR può essere quindi monitorato per mezzo del VU meter. Ruotare in senso antiorario il trim del bias fino a che il segnale di prova arriva al suo livello più basso. A questo punto ruotare lentamente il potenziometro in senso orario, fino a quando il segnale non ritorna alla lettura del suo livello di picco, dopo la quale il livello incomincia a decrescere. Continuare a ruotare il trim in senso orario, fino a che il VU meter non scende di l dB rispetto al livello di picco. Il livello di bias sarà ora regolato perfettamente per il tipo di nastro e di testine che si usano. Regolare quindi il bias per tutti i canali; se il segnale registrato comincia ad andare oltre il livello massimo della scala del VU meter, ridurre il livello di ingresso in registrazione. Non variare più il trim della sezione di riproduzione dopo che è stato regolato per il livello operativo standard. L'aggiunta di l dB è di solito detta overbiasing (sovra-bias): è stato così fissato per essere un ottimo punto di compromesso. Una pratica comune in Europa è quella di applicare un sovra-bias di 10 dB, usando una frequenza in ingresso di lO kHz. Si dice che questo metodo dia una lettura del bias molto accurata. Dopo che si sono regolati tutti i controlli del bias, si possono variare i controlli del livello di registrazione e dell'equalizzazione. Con un nastro riavvolto all'inizio della bobina, va inviato un segnale a l kHz a O VU dalla consolle a tutti gli ingressi dell' ATR. Dopo avere messo in modo riproduzione tutti i controlli dei canali, mettere il transport in modo registrazione e regolare il livello di registrazione su tutti i canali, fino a che sul meter non si leggerà il valore O VU. Mettere quindi l'ATR nel modo Stop e con tutti i canali regolati in modo da leggere il segnale in ingresso, e agire sul controllo di livello di ciascun meter fino a leggere O VU. I livelli di meter e di output fra i modi di riproduzione e di ingresso saranno ora regolati allo stesso livello, e quindi leggeranno gli stessi valori. L'ultima cosa che rimane da fare è agire sui controlli dell' equalizzazione di registrazione. Mettere in questo caso l' ATR nel modo registrazione; mentre si monitorano le parti elettroniche, inviare un segnale di un tono a l 00 Hz, a l kHz e a l O kHz a O VU, a tutti gli ingressi dell'ATR. I singoli trim di regolazione dell ' equalizzazione delle alte frequenze (10kHz) e delle basse frequenze (100 Hz) saranno regolati per avere O VU sul meter, in modo da avere una risposta in frequenza che sia più piatta possibile su tutto lo spettro audio.
6
La tecnologia audio digitale
Nell'ultima decade, l'audio digitale è passato dall'essere una tecnologia nuova disponibile solo per pochi, alla sua posizione attuale di forza primaria trainante nella produzione aùdio. In effetti, l'audio digitale - assieme alla produzione di musica elettronica - ha avuto un impatto diretto e molto profondo sull'arte, sulle applicazioni pratiche e sulla tecnologia di quasi tutti gli aspetti dell'industria musicale. La teoria dell'audio digitale non è difficile da capire. Al suo livello di base, è un sistema di codificazione di dati mediante l'uso di un codice numerico binario. Così come le persone comunicano fra loro combinando le 21 lettere dell'alfabeto in gruppi noti come parole, e servendosi dei numeri mediante il sistema decimale (in base 10), il sistema di operazione di un dispositivo digitale è il sistema binario, cioè in base 2, che fornisce un mezzo veloce ed efficace per manipolare ed immagazzinare i dati digitali. Traducendo l'alfabeto, i numeri in base l O, o qualunque altro genere di informazioni in forma binaria (simile alle condizioni acceso/spento, corrente/assenza di corrente, presenza/assenza di flusso magnetico o logica 110), può fare calcoli e altre operazioni che sarebbero altrimenti scomode, più dispendiose o praticamente impossibili da fare nel campo analogico. Dopo che è stato portato a termine un compito, i risultati possono essere ritradotti in una forma rappresentativa che noi possiamo capire facilmente. Prima di continuare, approfondiamo ulteriormente questo concetto. Se una persona dovesse scrivere le lettere C, A e T in un processare di scrittura, il computer dovrebbe tradurre i caratteri in una serie di parole digitali a 8 bit, che sarebbero rappresentate come (0100 0011), (0100 0001) e (0101 0100). Questi alfa-bit non hanno un grande significato se esaminati individualmente; comunque, anche se raggruppati assieme, non sembrano rappresentare nulla di importante. Se invece sono raggruppati assieme in modo che si susseguano in maniera logica, trasmettono un messaggio significativo. In maniera simile, un sistema audio digitale lavora campionando un segnale analogico (cioè misurando le tensioni istantanee di tale segnale) e convertendo questi campioni in una serie di parole digitali codificate. In
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
=
C, A & T= (alpha-bits)
Fig. 6.1
187
(parole digitali)
Simbologia analogica e digitale equivalente per uno strano animale a quattro zampe.
riproduzione, questa serie di parole è riconvertita in una serie di tensioni che rappresentano il segnale analogico iniziale.
6.1
I principi basilari dell'audio digitale
Nel cap. 2 abbiamo visto le due caratteristiche fondamentali del suono: la frequenza (il componente di tempo) e l'ampiezza (il componente di livello del segnale). L'audio digitale può essere classificato in due componenti simili: campionamento (tempo) e quantizzazione (livello).
6.1.1
Il campionamento
La tecnologia di registrazione analogica implica che la registrazione, l'immagazzinamento e la riproduzione di cambiamenti nel livello di un segnale siano continui per natura (fig. 6.2). Il processo di registrazione digitale, invece, non opera in maniera continua. Una registrazione digitale prende, al contrario, campioni periodici della forma d'onda mutevole di un segnale (fig. 6.3) e trasforma questi livelli di segnale campionati in una successione rappresentativa di parole binarie, che possono essere manipolate o immagazzinate per la succes1:>iva riproduzione. All'interno di un sistema audio digitale, la frequenza di campionamento è definita come l'insieme delle misurazioni del segnale (campioni) prese in un secondo. Il suo reciproco, il tempo di campionamento, è il tempo che intercorre fra ciascun campione. Per esempio la frequenza di campionamento di 48 kHz corrisponde a un tempo di campionamento di 1/48.000 di secondo. Dato che il campionamento è strettamente legato alla componente di tempo, la fre-
C1l
N N
Q)
·a. E C1l
tempo
Fig. 6.2
Un segnale analogico è continuo.
188
CAPITOLO 6
l !
rf
\ LL
!
T
~/
l
\
'---
7
lL /
'\
~
v
l campionamento
Fig. 6.3
Un segnale digitale si serve di campioni periodici per codificare le informazioni.
quenza di campionamento di un sistema determina la sua banda passante complessiva; quindi alte frequenze di campionamento fanno innalzare il limite superiore delle alte frequenze campionate. Durante il processo di campionamento (fig. 6.4), un segnale analogico in arrivo è campionato a intervalli di tempo discreti (determinati dalla frequenza di campionamento). In ciascun intervallo, questo segnale è momentaneamente trattenuto per essere analizzato, e quindi rappresenta un livello di tensione specifico e misurabile. Durante questo periodo di campionamento e trattenuta (sarnple and hold), viene usato un processo di conversione matematica per generare una parola digitale di n bit, che rappresenti questo livello di segnale nella maniera più precisa possibile, in quell'istante di tempo.
ctl N N
-~
0..
E ctl
_________..., intervallo di campionamento
tempo
ctl
N N
Cll ·a_ E
ctl
.._ intervallo di campionamento
Fig. 6.4
Campionamento a tempi discreti.
tempo
189
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Dopo che è stata fatta questa conversione, la parola digitale può essere manipolata o immagazzinata, e a questo punto il sistema è pronto per campionare il successivo livello di tensione, e il processo viene ripetuto.
6.1.2
Il teorema di Nyquist
Secondo il teorema di Nyquist, per codificare digitalmente la banda di frequenza desiderata, la frequenza di campionamento prescelta deve essere almeno due volte la massima frequenza registrata (frequenza di campionamento = 2 · massima frequenza registrata). Ne consegue che un segnale audio con una banda passante di 20kHz richiederà una frequenza di campionamento di almeno 40.000 campioni al secondo. Inoltre, è altrettanto importante che nessun segnale di frequenza superiore alla banda passante entri nel prosegnale originale
frequenza di Nyquist
frequenza di campionamento frequenze superiori al limite di Nyquist
a)
l Ok
15 k
30 k
frequenza (Hz)
segnale originale
frequenza di Nyquist
frequenza di campionamento
frequenze aggiunte
b)
l Ok
15 k
30 k
frequenza (Hz)
Fig. 6.5
Frequenze di alias introdotte nella catena audio digitale. a) Frequenze campionate al di sopra della frequenza limite di Nyquist, pari alla metà della frequenza di campionamento. b) Frequenze di alias introdotte nella banda audio.
190
CAPITOL06
cesso di conversione. Se frequenze superiori alla metà della frequenza di campionamento dovessero entrare nel processo di conversione, alcune frequenze errate, note come aliasing (fig. 6.5), entrerebbero a far parte della banda udibile del segnale audio come false frequenze, e produrrebbero una distorsione armonica nettamente percepibile. Per eliminare l'effetto di aliasing si mette un filtro passa-basso prima del convertitore analogico/digitale (A/D). In teoria, l'ideale sarebbe un filtro che facesse passare tutte le frequenze fino al punto di taglio di Nyquist, e che presentasse una attenuazione infinita al di sopra di quel punto (fig. 6.6a). In realtà un tale muro non esiste. Per questa ragione bisogna scegliere una frequenza di campionamento leggermente superiore, in modo da compensare l'inclinazione dell'attenuazione necessaria al filtro per essere efficace (fig. 6.6b). Per esempio, si sceglie una frequenza di campionamento di 44,1 kHz per codificare accuratamente una banda passante effettiva di 20 kHz.
6.1.3
Il sovracampionamento
È un processo usato comunemente nei sistemi audio digitali, professionali e non, per migliorare le caratteristiche dei filtri anti-aliasing. Il sovracampionamento ha l'effetto di ridurre ulteriormente la distorsione (di intermodulazione e di altri tipi). Tutte le volte che si usa il sovracampionamento, l'effettiva frequenza di campionamento, in una unità di processazione del segnale, è moltiplicata per un fattore specifico - di solito variabile fra 12 e 128 volte la frequenza originale. Questo significativo incremento nella frequenza di campionamento è compiuto interpolando il valore del livello campionato di alcuni punti compresi fra gli intervalli di campionamento originali. Questa tecnica usa delle ipotesi
Fnqucn
a)
(Hz)
20kHz
D ------- - _, dO '------ . . ~-. -~ -...... . . ~ ,.. ~- ---· - -- -- ~·
b) Fig. 6.6
Frequency (H2)
Filtro anti-alias. a) Filtro ideale, che presenta una attenuazione infinita in corrispondenza della frequenza di Nyquist di 20 kHz. b) I filtri reali necessitano di una banda passante ulteriore, di 2,05 kHz, in modo da attenuare completamente le frequenze indesiderate al di sopra del limite di Nyquist (metà della frequenza di campionamento).
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
191
appropriate sul valore a cui i livelli del campione si troverebbero nel nuovo punto di campionamento, e genera una parola digitale equivalente per tale livello. Questa aumentata frequenza di campionamento si traduce quindi in una più ampia banda passante abbastanza da poter usare un semplice filtro di primo ordine per tagliare le frequenze al di sopra del limite di Nyquist. Riportando la frequenza di campionamento al suo valore originale, l'ampiezza di banda del filtro di Nyquist risulta ovviamente ridotta, a tal punto che si avvicina ad un filtro di taglio molto più complesso e costoso.
6.1.4
La quantizzazione
La quantizzazione opera sulle componenti di ampiezza del processo di campionamento digitale. È la tecnica di trasformare i livelli istantanei di tensione di un segnale analogico continuo in un gruppo discreto di numeri binari (binary digit = bit), con lo scopo di manipolare e/o immagazzinare questa informazione nel campo digitale. L'ampiezza del segnale analogico in arrivo è trasformata in una serie di valori discreti di tensione. Ciascun valore viene poi assegnato ad un analogo gruppo di numeri binari disposti assieme per formare una parola binaria (fig. 6.7). Questa parola rappresentativa codifica il livello del segnale con il livello di accuratezza consentito dalla lunghezza della parola binaria e dalla qualità del design dell'intero sistema. Di solito la lunghezza più usata nell'audio professionale per le parole binarie è quella di 16 bit (per esempio 0110 0101 0010 1101); comunque si trovano spesso anche sistemi a 20 o a 24 bit. I processori di segnale digitali (come ad esempio i riverberi, gli equalizzatori e i processori di dinamica) spesso attuano i loro calcoli interni mediante una struttura a 24 o 32 bit. Ciò riduce al minimo la possibilità di errori di calcolo e aumenta la effettiva capacità di elaborazione. Dato che gli errori di solito si trovano più facilmente nelle parole meno significative (LSB = Least Significant Bit, vale a dire i valori numerici finali e più piccoli in una parola digitale), questi bit possono essere ignorati all'uscita del dispositivo. Il risultato finale è un dato a 16 bit che è relativamente libero da errori. Ciò porta alla conclusione che parole più lunghe comportano una risoluzione migliore, a causa di un numero addizionale di valori finiti in cui un segnale può essere codificato digitalmente. I seguenti esempi ci descrivono in dettaglio un certo numero di valori codificati relativi alle lunghezze in bit più comuni:
~ 3,0467 v = (011 00101 00101101 l
Fig. 6.7
L'ampiezza istantanea del segnale analogico in ingresso è suddivisa in una serie di valori discreti di tensione, ai quali è assegnato un insieme equivalente di numeri binari, raggruppati in parole.
192
CAPITOL06
parola a 8 parola a 16 parola a 20 parola a 24
6.1.5
bit = (nnnn nnnn) = 256 valori bit = (nnnnnnnn nnnnnnnn) = 65.536 valori bit= (nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn) 1.048.576 valori bit= (nnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnn) = 16.777.216 valori
Il rapporto segnale/rumore
Anche se un segnale analogico è continuo, il processo di quantizzazione di un segnale in una corrispondente parola digitale non lo è. Dato che l'accuratezza del processo di quantizzazione è limitata dal numero di valori finiti che possono essere codificati con una parola digitale, la parola digitale rappresentativa può essere solo un'approssimazione abbastanza buona del livello del segnale analogico. Il rapporto segnale/errore è molto simile al rapporto segnale/rumore, anche se non è identico. Laddove il rapporto segnale/rumore è usato per indicare l'estensione dinamica complessiva di un sistema analogico, il rapporto segnale/errore di un dispositivo audio digitale indica il grado di accuratezza usato quando si codifica l'estensione dinamica di un segnale, con attenzione ai problemi di quantizzazione dati dai valori discreti di tensione. Dato un sistema, adeguatamente progettato, il rapporto segnale/errore di un segnale codificato con N bit è SIE = 6N + 1,8 (dB)
Per un sistema a 16 bit ciò porterebbe ad avere un rapporto segnale/errore a 97,8 dB (30 dB al di sopra del rapporto segnale/rumore dei più comuni registratori a nastro analogici).
6.1.6
Il dither
Mediante l'aggiunta di piccole quantità di rumore bianco (il segnale che comprende la distribuzione casuale di tutte le frequenze dello spettro udibile ad eguale livello), è possibile ridurre ulteriormente il rapporto segnale/errore e la distorsione, fino a valori al di sotto dei loro livelli standard. Aggiungendo questo rumore (detto dither) è possibile codificare segnali minori del bit meno significativo (cioè minori di un singolo intervallo di quantizzazione). Anche se si introduce un piccolo valore di rumore all'interno del circuito, il risultato è di gran lunga preferibile alla maggiore distorsione di quantizzazione che si verificherebbe altrimenti.
6.1.7
La registrazione digitale e il processo di riproduzione
Le sezioni seguenti ci danno una visione di base delle varie fasi che si incontrano nel processo di codifica di segnali analogici in dati digitali equivalenti (fig. 6.8a) e della riconversione dei dati digitali nella loro forma analogica originaria (fig. 6.8b). 6.1. 7.1 Il processo di registrazione Nella sua forma più sempice, la catena di registrazione digitale comprende un filtro passa-basso, un circuito sample/hold, un convertitore A/D e la circuiteria per la codifica del segnale e la correzione degli errori. All'ingresso del sistema di registrazione digitale, la
193
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
segnale audio analogico n ingresso
elaborazione del segnale (correzione degli errori)
supporto di memorizzazione uscita audio analogica supporto di memorizzazione
Fig. 6.8.
La catena audio digitale. a) Registrazione. h) Riproduzione.
banda passante del segnale analogico deve essere limitata da un filtro passa-basso, in modo da evitare che frequenze superiori alla metà della frequenza di campionamento entrino nella circuiteria di conversione analogico/digitale. Questo filtro che blocca una banda del segnale (anti-aliasing), di solito usa una pendenza graduale nel suo punto di taglio alle alte frequenze, perché un'inclinazione più accentuata o un vero e proprio muro introdurrebbero una notevole distorsione nel segnale e problemi di fase. Il teorema di Nyquist afferma che bisogna scegliere una frequenza di campionamento superiore al doppio della frequenza più alta presente nel segnale che deve essere registrato, in modo da codificare accuratamente tutta la banda. Per esempio, un segnale che abbia una banda passante di 20 kHz viene spesso campionato con una frequenza di campionamento di 44.100 o di 48.000 campioni al secondo. Dopo il filtro passa-basso, una circuiteria di sample and hold incamera e misura il livello analogico per la durata del periodo di campionamento, fino a che il convertitore analogico/digitale è in grado di generare una parola binaria corrispondente. Le informazioni di tempo, che determinano la frequenza di campionamento, sono generate da un clock (o impulso) di riferimento. Durante questo tempo di campionamento inizia il processo di conversione analogico/digitale; questa è -
!1l N N
-
Q)
·a. E
-
!1l
0100
l
0111
,-----
l
0111
l
r-
0001
l
..---
0001
l
tempo
Fig. 6.9.
Modulazione a codice di impulso (PCM).
-
0100
r---
l
0111
r
r-
l
0110
l
0010
l
194
CAPITOL06
una parte critica del processo di trasformazione di un segnale analogico in un segnale digitale, in quanto il livello di tensione campionato in corrente continua dalla circuiteria di S/H deve essere quantizzato con il valore di livello più vicino possibile. A questo punto devono essere fatti i calcoli per trasformare il livello campionato in una parola binaria equivalente, per le successive operazioni digitali e immagazzinamento- il tutto all'interno di un solo periodo di campionamento (di solito meno di 1/44.100 di secondo). Dopo che il segnale è stato convertito in forma di bit digitali, i dati devono essere manipolati per l'elaborazione e l'immagazzinamento successivi. Questa manipolazione comprende la codifica dei dati, la loro modulazione e la correzione degli errori. In generale i numeri binari non sono direttamente immagazzinati in un supporto di registrazione. La codifica dei dati viene invece attuata per schematizzarli (assieme ai codici di sincronizzazione e di posizione) in una forma che permetta l'immagazzinamento più efficiente dei dati digitali in un supporto, e per raggiungere il massimo grado di densità di dati possibile. La forma più comune di modulazione digitale è la modulazione a codice di impulso, detta PCM (fig. 6.9). La densità di informazioni, nella forma PCM di registrazione e nei dispositivi di riascolto, è estremamente alta (circa 20.000 bit/pollice a 15 ips su un dispositivo PCM a testine fisse), e quindi qualunque imperfezione, per esempio la polvere che si forma sulla superficie del mezzo di registrazione magnetico, porterà ad avere immediatamente segnali errati. Per ridurre questi errori entro un limite accettabile, si usa una forma di correzione di errori, della quale esistono diversi tipi, a seconda del supporto usato. Un metodo si serve dei dati in eccesso sotto forma di bit di parità o di codici di controllo, mentre un altro metodo usa la tecnica di interleaving, mediante la quale i dati sono sparpagliati lungo tutta la sequenza dei bit, in modo da ridurre gli effetti degli errori (fig. 6.10).
6.1.7.2 Il processo di riproduzione La catena di riproduzione digitale lavora in modo essenzialmente complementare al processo di codifica standard. Dato che la maggior parte dei dispositivi digitali codificano i dati su supporti magnetici nella forma di stati transitori altamente saturati, il segnale tradotto deve essere manipolato in modo da riportare la sequenza dei bit al suo stato di modulazione binaria originario. Una volta che ciò è stato fatto, i dati sono sottoposti ad un processo di de-interleaving e riportati nella loro forma originale, in cui possono essere facilmente reimmagazzinati come dati PCM. È evidente che senza correzione di errori la qualità del mezzo audio digitale sarebbe molto inferiore o quasi inutile (nel caso dei CD). Dopo che il segnale digitale è stato riportato nella sua forma originale di dati PCM, si può attuare il processo di conversione D/A. Si usa spesso un sistema di resistenze in
l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
5
9 13 17 21 25 29 33 37 2
l l 1
Fig. 6.10
6 10 14 18 22 26 30 34 38 3
Esempio di correzione di errori mediante sparpagliamento.
7 11 15 19 23
195
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
2R
2R
2R
2R
2R
2R
2R
corrente di '----t--+---+_._-+--.__~~--t-...._-~~---+_._~ uscita pesata in
codice binario
bit più significativo
Fig. 6.11
bit meno significativo
Ret a scala per la conversione D/A.
parallelo (chiamato rete a scala R/2R) per riconvertire ciascuna parola in una tensione analoga. Durante un periodo complementare di sample and hold, ciascun bit della parola della quale si sta facendo la conversione (dal bit più significativo a quello meno significati vo) viene assegnato ad un braccio della rete. Ciascuno di questi è costruito per far passare solo la metà del livello di tensione di riferimento che può essere passato attraverso lo stadio precedente (fig. 6.11 ). La presenza o l'assenza di un valore logico l in ciascuno stadio determina quanta parte della tensione globale in arrivo venga sommata assieme alle altre e inviata all' output del convertitore. Continuando nel processo di conversione, troviamo un altro filtro passa-basso nel percorso del segnale. Questo filtro rninimizza i valori non lineari che sono introdotti dal processo di campionamento. Il risultato finale è una forma d'onda uniforme che (se la circuiteria è correttamente costruita) sarà una fedele rappresentazione della forma d'onda analogica originariamente registrata.
6.1.8
La trasmissione digitale
È divenuta pratica comune trasmettere i dati audio digitali da un dispositivo a un altro, attraverso un sistema di produzione collegato, nel dominio digitale. Usando questo mezzo, le informazioni audio digitali possono essere inviate nella loro forma numerica originale e perciò, in teoria, non subire alcuna degradazione, qualsiasi numero di copie venga fatto da una copia (generazione) alla successiva. Quando si osservano le diversità fra la distribuzione audio digitale e quella analogica, bisogna ricordarsi che, a differenza della sua controparte, l'ampiezza di banda trasmessa dei dati audio digitali si trova nella fascia dei megahertz. Perciò la trasmissione audio digitale è più simile all'invio dei segnali video che non all'audio analogico a stretta banda. Ciò significa che l'impedenza deve essere molto più precisa e che si possono usare molto meno soluzioni improvvisate (come ad esempio usare un cavo a Y per dividere un segnale digitale fra due registratori). Se si commettono errori nel seguire queste precauzioni si potranno avere delle deformazioni nella forma d'onda digitale risultante. A causa di queste severe restrizioni per quanto riguarda i segnali, sono stati adottati diversi standard di trasmissione digitale che permettono una certa uniformità nella trasmissione, veloce ed affidabile, di segnali fra dispositivi che si servono di questi stessi standard. I due formati che si incontrano più facilmente sono i protocolli AESIEBU e S/PDIF.
6.1.9
AES/EBU
Il protocollo AES/EBU (Associazione degli Ingegneri Audio e Unione degli Enti di Trasmissione Europei) è stato adottato con lo scopo di trasmettere segnali audio fra
196
CAPITOL06
1 sottotrama (32 bit) 4 L
sync
s
B
preambolo o gruppo di sync dati aggiuntivi audio o di altro tipo
Fig. 6.12
20
4
__/ ~
M L
M
s s
B B /
camp.ioni. d.i d~ti aud1o d1g1tah
-1-
dati audio
s
vu c
p
B
V" validilà dei campioni au~ U
=user bit
c _=status del canale audio ., P - panta della sottotrama
Formato AES/EBU con sub-frame.
dispositivi audio digitali professionali. Questo standard è usato per trasmettere due canali audio digitali, già sottoposti a interleaving, attraverso un solo cavo microfonico a connettore XLR, a 3 pin. Questa configurazione bilanciata collega al piedino l la massa, mentre il2 e il3 sono usati per trasportare il segnale. La trasmissione AESIEBU è a bassa impedenza per natura, di solito 110 Q, con forme d'onda di ampiezza che varia fra i 3 V e i 10 V. Questi fattori permettono una lunghezza massima per i cavi di l 00 metri, per non subire alcuna indebita degradazione del segnale. I dati dei canali audio digitali e le informazioni sub-codice sono trasmessi in blocchi di 192 bit, organizzati in parole di 8 o 24 bit. All'interno di questi blocchi sono trasmessi, durante ciascun periodo di campionamento, due sub-frame che portano codici di informazioni e di sincronizzazione digitali per entrambi i canali nella forma L-R, L-R ... Visto che i dati sono trasmessi come codici a due fasi con auto-clock (fig. 6.12), si possono ignorare le polarità dei cavi, e il dispositivo ricevente apprenderà il suo tempo di clock di riferimento dal dispositivo digitale che sta trasmettendo.
6.1.10 S/PDIF Il protocollo S/PDIF (lnteifaccia Digitale Sony/Philips) è stato adottato per trasmettere segnali fra apparecchiature audio digitali non professionali; è simile, come struttura di dati, alla sua controparte professionale, l' AESIEBU. Invece di usare un cavo bilanciato XLR a tre pin, lo standard S/PDIF ha adottato il connettore audio sbilanciato RCA, a un solo conduttore, che trasmette un livello di tensione da picco a picco di 0,5 V con una impedenza di 75 Q . Inoltre, le trasmissioni tramite cavi ottici che usano i cavi a connessione ottica Toslink di solito si servono del protocollo dati S/PDIF. Così come avviene nel protocollo AESIEBU, i dati di canale S/PDIF e le informazioni sub-code sono trasmessi in blocchi di 192 bit; ma in questo caso sono organizzati in blocchi di 12 parole a 16 bit. Una parte delle informazioni è riservata come codice di categoria che fornisce al dispositivo ricevente le informazioni strutturali necessarie (frequenza di campionamento, stato di protezione delle copie, e così via). Una parte del blocco a 24 bit preposto alla trasmissione dei dati audio è usato per le informazioni sulla codifica delle tracce sostitutive, come ad esempio far partire le ID e i numeri di programma di ID, permettendo di trasferire queste importanti informazioni da un master ad una copia. Si noti che il proto~· (Ì ll0 rrCìfe;; .:; iCìnale AES/EBU non è in grado di trasmettere digitalmente questi codici
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
197
6.1.11 SCMS All'inizio il supporto DAT era pensato per dare agli utilizzatori non professionali un mezzo per fare registrazioni digitali di alta qualità a proprio uso e consumo. Poco tempo dopo la sua nascita, però, nella buona o nell'avversa fortuna, l'industria discografica cominciò a vedere in questa apparecchiatura una potenziale fonte di recupero di diritti d'autore, persi a causa della pirateria e della duplicazione abusiva. Ne derivò che la RIAA (Associazione Industriale Delle Case Discografiche d'America) e il precedente CBS Technology Center incominciarono a costruire dei disposi ti vi per impedire la copiatura. Dopo alcuni fallimenti e lungaggini burocratiche, il risultato di questi sforzi fu l'invenzione di un processo noto col nome di SCMS, vale a dire sistema di gestione della copiatura in serie. L' SCMS è stato installato in molte apparecchiature digitali non professionali, per impedire la duplicazione abusiva dell'audio digitale a 44,1 kHz (lo standard dei compact disc). Non si applica alla copiatura di supporti analogici, alle copie digitali fatte usando il protocollo AES/ EBU, o se si usano frequenze di campionamento superiori a 44,1 kHz. Che cosa è l'SCMS? Tecnicamente è una protezione digitale che è codificata in byte O (bit 6 e 7) dell'area di sub-code dello S/PDIF. Questa protezione può essere regolata solo in tre modi operativi: • stato 00: assenza di protezione delle copie; si possono fare un numero illimitato di copie e di successive duplicazioni; • stato l 0: impossibilità di fare copie digitali; • statoll: può essere fatta una sola copia del prodotto, ma tale copia non può essere a sua volta copiata. Supponiamo di avere un lettore CD con una uscita ottica e due DAT non professionali che abbiano l'SCMS. Se si cerca di copiare un CD che abbia stato SCMS 10, non ci si riesce. Ma supponiamo di avere un lettore CD con stato 11. Per definizione, la sequenzà di dati dovrebbe comunicare, alla prima macchina DAT usata per copiare, che è possibile registrare il segnale digitale. Tuttavia lo stato di protezione sul nastro copia è cambiato in l O. Se in un secondo momento si volesse copiare questo nastro DAT, non sarebbe possibile mettere in registrazione la macchina usata per fare la copia di seconda generazione. A questo punto si presentano due possibilità: si registra il segnale usando le uscite analogiche (spesso con una minima degradazione del segnale stesso), oppure si usano altri dispositivi, per esempio un convertitore di formati digitali, che ci permettano di togliere la protezione SCMS della copia dalla sequenza di dati, e continuare a fare copie in più generazioni.
S/PDF
registratore su hard disk
Fig. 6.13
I dati audio digitali possono essere distribuiti tramite una catena daisy.
198
Fig. 6.14
CAPITOLO 6
Si può utilizzare un sistema di distribuzione per inviare i dati audio digitali a dispositivi singoli.
6.1.12 Distribuzione del segnale Sia i segnali audio digitali AES/EBU che quelli S/PDIF possono essere fatti passare da una apparecchiatura audio digitale a un'altra, mediante una semplice catena (fig. 6.13). Questo metodo funziona bene solo se pochi apparecchi devono essere collegati assieme. Se si collegano molti dispositivi assieme possono essere introdotti degli errori di temporizzazione (detti jitter) nel percorso del segnale, con possibili effetti collaterali come rumore aggiuntivo e un'immagine del segnale molto confusa. Un modo di ridurre questi errori di temporizzazione è quello di usare un dispositivo per la distribuzione digitale, per inviare i dati da una singola sorgente digitale ad un certo numero di apparecchiature di destinazione (fig. 6.14).
6.1.13 Che cosa è il jitter? È un fenomeno controverso e poco compreso. È stato spiegato molto bene da Bob Katz della Digitai Domain (NYC) nel suo articolo Tutto ciò che avreste voluto sapere sul jitter ma non avete mai osato chiedere. Ne riportiamo qui di seguito un breve estratto. "Il jitter è un errore di temporizzazione. È provocato da ritardi di tempo variabili nel circuito audio digitale da componente a componente. Alcune delle cause più frequenti sono i loop di fase (PLL) insufficienti e la distorsione della forma d'onda dovuta a impedenze non compatibili e/o a riflessioni nel percorso del segnale. La forma d'onda mostrata (fig. 6.15a), rappresenta una perfetta sorgente digitale ideale. Il suo valore binario è pari a 101010, che si verifica a uguali intervalli di tempo, ed è rappresentato da linee verticali tratteggiate, a uguali intervalli di tempo. Quando la forma d'onda passa attraverso lunghi cavi con impedenza non corretta, o quando l'impedenza di una sorgente è erroneamente adattata al carico, le onde quadre diventano arrotondate e i tempi di commutazione veloci diventano lenti. Le riflessioni all'interno dei cavi possono portare a degli errori di interpretazione dell'effettivo punto di incrocio zero della forma d'onda. La seconda forma d'onda (fig. 6.15b) mostra alcuni dei modi in cui la prima potrebbe cambiare. A causa delle notevoli disparità, si possono avere onde triangolari, oppure onde quadrate con angoli a forma di campanatura o semplicemente arrotondati. Si noti che i nuovi cambiamenti (misurati sulla linea zero) nella seconda forma d'onda si verificano ad intervalli di tempo irregolari. Anche se in questa forma, l'interpretazione numerica della seconda forma d'onda è ancora 101010. Ci vorrebbe una maggiore distorsione della forma d' onda per avere un ' interpretazione errata del valore della nuova forma d'onda, il che di solito si evi-
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
199
denzia in percepibili click o colpetti nel suono. Se questi difetti sono percepibili, allora c'è davvero qualcosa che non va. Se il valore numerico della forma d'onda rimane invariato, perché ci si dovrebbe preoccupare? Riformuliamo la domanda: Quando ci si deve davvero preoccupare? La risposta è: Quasi sempre. L'unico effetto della distorsione di temporizzazione sta nella fase d'ascolto; esso non si presenta nella fase di duplicazione dei nastri o in qualunque altro trasferimento di dati di tipo digitale-digitale (fino a quando il fenomeno di jitter è abbastanza contenuto da consentire la lettura dei dati stessi). Un comune convertitore DIA deriva il suo clock di sistema (il clock che controlla il circuito sample/hold) dal segnale digitale in arrivo. Se quel dock non è preciso, la conversione dal digitale all'analogico non si verificherà in un istante di tempo corretto. L'effetto che si percepisce è una possibile perdita di definizione per bassi livelli provocata da un rumore aggiuntivo, da toni spuri (fantasma), o una distorsione aggiunta al segnale. Una registrazione a 16 bit con un dither appropriato può avere più di 120 dB di dinamica; il jitter può ridurre tale estensione fino a 100 dB o anche meno, a seconda della gravità del fenomeno. Sono stati fatti esperimenti su materiale musicale di qualità altissima, da puristi, registrato con un efficiente convertitore a 20 bit (a cui è applicato un dither a 16 bit all'interno del convertitore A/D). I risultati sonori del passaggio di questo segnale attraverso dei processori che tagliano il segnale a -110, -105, o -96 dB sono i seguenti: • maggiore granulosità dell'immagine; • gli strumenti perdono la loro definizione e messa a fuoco; • apparente perdita di livello, che porta l'ascoltatore ad aumentare il livello dei monitor (anche quando i segnali ad alto livello sono riprodotti con guadagno unitario). Al contrario di quanto si possa pensare, questi effetti sono percepibili senza bisogno di aumentare il volume di ascolto al di là di un livello normale! Nondimeno sono molto sottili e richiedono un materiale audio di altissima qualità, per essere completamente udibili (così come convertitori A/D ad altissima risoluzione), e alcuni fonici potrebbero anche non ritenere che questi effetti siano udibili nella maggior parte della musica registrata attualmente. Un jitter presente nel percorso del segnale può portare ad una lieve perdita di risoluzione, in maniera simile a quanto sopra spiegato . .--------.- -------- -- - -.----...,--
a)
- - - - - - - - - - - - L___ _ _ _J
_
L-----L - - ---------- L - - - - - - - '
b) Fig. 6.15
Esempi di errori di temporizzazione. a) Segnale digitale teoricamente perfetto. b) Lo stesso segnale con errori di jitter.
200
CAPITOL06
Appendice all'articolo Da quando l'articolo fu scritto, sono state scoperte prove che ci potrebbe essere un lieve accumulo di jitter sulle copie digitali. Una registrazione digitale a 20 bit ha una risoluzione sufficiente a rendere il jitter che è presente nella copia più udibile di quanto non si credesse in precedenza. Questo è un argomento di discussione davvero contoverso. Una teoria afferma che l'alimentazione, che arriva all'ingresso PLL del registratore, porta un piccolo residuo dei componenti di jitter agli stadi successivi, anche se i bit sono immagazzinati sul nastro. Semplicemente, il nocciolo di questo problema tecnologico è che i circuiti digitali ad alta velocità e di buona qualità sono difficili da progettare, come del resto quelli analogici. Nei circuiti digitali ad alta velocità, la massa può portare una certa energia residua delle alte frequenze ; se il progettista non sta attento, questa energia, relativa alle alte frequenze, può essere trasferita negli stadi successivi - fenomeno noto con il nome di modulazione indotta. Molti fonici professionisti dubitano che questo jitter residuo "immagazzinato" sia percepibile in riascolto o nelle successive duplicazioni, ma molti di essi percepiscono un deterioramento nella duplicazione. Comunque test accurati hanno dimostrato che i bit vengono copiati accuratamente durante la duplicazione, e quindi non può essere questa la causa. Un potente circuito di attenuazione del jitter, inserito durante il riascolto di una copia delle ultime generazioni (o del CD stampato), aiuta a rendere l'output praticamente indistinguibile dalle copie precedenti. Ma per soddisfare i dubbi di produttori e fonici che hanno notato delle differenze fra il CD ed il suo master, anche quando è riascoltato attraverso lo stesso convertitore D/A, una delle maggiori case discografiche ha acquistato attrezzature del valore di 50.000 dollari per l'analisi del jitter. Questa casa discografica sta cercando di analizzare il meccanismo che provoca il jitter nella stampa del CD, e se un qualunque jitter nel master o nelle precedenti generazioni può in effetti contribuire al jitter presente nella stampa. Siamo quindi in attesa di nuovi sviluppi".
6.2
I registratori audio digitali a testine fisse e a testine mobili
I sistemi di registrazione audio digitale sono diventati sempre più popolari ed economici negli ultimi anni. Questi dispositivi sono basati su due tecnologie diverse: i sistemi a testine fisse e i sistemi a testine mobili.
6.2.1
Il registratore audio digitale a testine fisse
È un sistema bobina-bobina che spesso emula i modelli analogici simili come forma e funzioni. Comunque tutte le somiglianze si fermano qui. Questi sistemi di registrazione usano la conversione audio digitale e speciali strutture di codifica dei dati per immagazzinare dati audio digitali su un particolare nastro, in formato longitudinale. Anche se esistono registratori a testine fisse a due canali, quasi tutti i sistemi a testine fisse attualmente in uso sono multitraccia. Fra questi i più comuni sono i registratori a 24 e a 48 tracce che usano il formato DASH (testine audio digitali fisse), che fu ratificato e presentato congiuntamente da Sony, Willi Studer AG e dalle Industrie Elettriche Matsushita.
201
LA TECNOLOGJAAUDIO DIGITALE
Fig. 6.16
frequenza di campionamento (kHz)
veloce
media
lenta
48
30
15
7,5
44,1
27,56
13,78
6,89
velocità del nastro (ips)
Velocità del nastro per il formato DASH. (Fonte: Sony Professional Audio)
6.2.1.1 1lformato DASH Fu sviluppato per garantire una sicura standardizzazione fra diverse generazioni di ATR digitali e fra case costruttrici di nastro.
6.2.1.2 Struttura del formato Il formato si trova in versioni veloce, media e lenta (fig. 6.16), la scelta delle quali è determinata dalla velocità di scorrimento del nastro del registratore. È necessaria una traccia per registrare un singolo canale audio nella versione veloce, due tracce nella versione media e quattro tracce nella versione lenta.
6.2.1.3 Densità di tracce Una registrazione che abbia doppia densità di tracce, come quella mostrata nella fig. 6.17, può essere fatta con testine ricoperte da una sottile pellicola, allo stato attuale delle conoscenze, mantenendo la compatibilità di registrazione con le densità di tracce standard. Anche se non si vede nella fig. 6.17, la versione lenta è una scelta praticamente obbligata per la versione con nastro a 1/2 pollice.
6.2.1.4 Correzione degli errori L'operazione dei codificatori mostrati nella fig. 6.18 è basata sul CIC, codice di interleave incrociato - che presenta un maggiore sparpagliamento fra le parole dispari e quelle pari. Il CIC può correggere errori corrispondenti a un massimo di tre parole. L' interleaving di parole pari e dispari permette editing tramite taglio del nastro, proteggendo il nastro registrato da eventuali danni. La possibilità di correzione di errori su grande scala (detti burst) è determinata dai codificatori, ed è uguale in tutte e tre le versioni. La codifica e la decodifica dei codici di correzione degli errori sono indipendenti per ciascuna traccia. Se si evidenziano troppi errori su una delle tracce registrate, per esempio dropouts, cioè cadute di segnale, la possibilità di correzione delle altre tracce non è influenzata - questa configurazione salvaguarda la registrazione fatta in condizioni non favorevoli.
202
CAPITOLO 6
larghezza del nastro densità di tracce
1/4 di pollice
1/2 pollice
normale doppia
normale doppia
tracce digitali
8
16
24
48
tracce ausiliarie
4
4
4
4
veloce
8
16
24
48
medio
-
8
-
24
lento
2
4
-
-
.Q "O :l= ro~
="O:l ro·cD ro (..)
Densità delle tracce e numeri di canale per il formato DASH.
Fig. 6.17
(Fonte: Sony Professional Audio)
6.2.1.5 Editing Tutte le funzioni di crossfade, punch in/out, taglio del nastro, e le altre operazioni elettroniche di editing sono possibili in questi sistemi, che permettono una naturale continuazione del suono registrato. versione ad alta velocità
testina
o--.~ -h L.::..::J · L.:.'::.:J ~
segnale d1 ingresso
testi n a nastro 76,20 cm/s (30 ips)
r----···--.
._l_de_c_od_e_r---'
·•~cita
a 48kHz 1 traccia/canale
nastro 38,10 cm/s (15 ips)
a 48kHz 2 tracce/canale r--_ _ _ te,stina . - - - - - . ,
nastro 19,05 cm/s (7 ,5 ips)
a 48kHz
Fig. 6.18
Le tre versioni del formato DASH, a velocità diverse; i codificatori e i decodificatori sono identici per tutte e tre le versioni. (Fonte: Sony Professional Audio)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
203
6.2.1.6 Sistema di registrazione DASH I registratori che usano il formato DASH sono di solito disponibili nelle configurazioni a 2, 24 e 48 tracce. Con lo sviluppo dei nuovi circuiti integrati a larga scala (LSI), vengono costruiti attualmente registratori più piccoli e più leggeri, meno costosi e con un consumo di corrente inferiore rispetto ai modelli della prima generazione. Sia la Sony che la Studer hanno sviluppato una serie di noti registratori audio digitali multicanale che usano il formatoDASH. Sia il Sony PCM-3324S a 24 tracce (fig. 6.19) sia lo Studer D 827 MCH-24 (fig. 6.20), utilizzano un nastro da mezzo pollice che scorre alla velocità di 30 ips e con una frequenza di campionamento di 48 kHz. Le 24 tracce digitali sono messe nel senso della larghezza del nastro, con 2 tracce esterne analogiche e una traccia centrale aggiuntiva di contollo, o una traccia dati esterna. La circuiteria di ricerca degli errori di entrambi questi registratori permette lo splice edi t (con taglio del nastro) per creare un crossfade con un punto di taglio meno accentuato, che interpola i dati che precedono e che seguono il punto di taglio stesso. Questi registratori usano la tecnologia delle testine a bobina sottile (fig. 6.21)- tecnologia presa in prestito dalla costruzione dei circuiti integrati. Il meccanismo del blocco delle testine del Sony 3324 è mostrato nella fig. 6.22.
Fig. 6.19
Registratore multitraccia digitale Sony 3324S. (Fonte: Sony Professional Audio)
204
Fig. 6.20
CAPITOL06
Registratore multitraccia digitale Studer D 827 MCH. (Fonte: Studer Professional Audio)
Sia il registratore audio digitale Sony PCM-3348 a 48 tracce (fig. 6.23) sia lo Studer D 827 MCH-48 DASH hanno la caratteristica ulteriore di essere compatibili con il formato DASH a 24 tracce, dato che i nastri registrati su una macchina a 24 tracce DASH possono essere registrati e riascoltati senza peggioramento del segnale usando le tracce dalla l alla 24. Le tracce addizionali (dalla 25 alla 48) possono poi essere registrate su tracce vuote sullo stesso nastro, senza problemi di compatibilità. 190 !-!m
Fig. 6.21
Dettagli interni della testina a pellicola sottile. (Fonte: Sony Professional Audio)
205
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
rullo di tensione
' rullo di \ ricerca
capstan
guida testina di guida testina guida testina di guida del regidel di ripro- del regidel nastro strazione nastro duzione nastro strazione nastro
l;(~
'r-------r"l\
blocco delle testine
Fig. 6.22
Blocco testine del Sony 3324A. (Fonte: Sony Professional Audio)
6.2.2
I registratori audio digitali a testine mobili
Sono suddivisi in tre categorie: processori digitali/VCR, DAT (nastro audio digitale) e MDM (sistemi digitali modulari di registrazione multitraccia).
Fig. 6.23
Registratore multitraccia digitale Sony PCM3348. (Fonte: Sony Professional Audio)
206
CAPITOL06
piano orizzontale della testina rotante
tamburo {della testina) /
~~
nastro
a)
percorso inclinato del nastro tamburo della testina
piano di rotazione della testina
nastro
b) guida del nastro
Fig. 6.24
tracce registrate oblique
Percorso a scansione elicoidale. a) Percorso del nastro attorno al tamburo. b) Registrazione delle tracce oblique.
6.2.2.1 Le testine mobili A causa della incredibile densità di dati necessaria per registrare e riprodurre l'audio digitale PCM (circa 2,77 milioni di bit al secondo), la registrazione di dati su una traccia di un nastro lineare è virtualmente impossibile. Per operare all'interno di una così estesa banda di frequenza, si usa una testina mobile con percorso a scansione elicoidale, per aumentare la velocità complessiva di contatto nastro-testina. Questo procedimento permette di abbassare sostanzialmente la velocità longitudinale del nastro, il che si traduce in una notevole riduzione del consumo del nastro stesso. Nella fig. 6.24 è mostrato un tipo di transport che usa testine mobili.
6.2.2.2 Sistemi di audio digitale a processore digitale!VCR Questo sistema ha due componenti: una unità di conversione di dati PCM, A/D e DIA (fig. 6.25), e un videoregistratore (VCR). Il compito del processore digitale è quello di accettare un segnale analogico al suo input, convertire questo segnale in audio digitale PCM, e poi modulare queste informazioni digitali in modo che possano essere codificate all'interno del campo video di un VCR. In fase di riproduzione, i dati codificati verranno demodulati e riconvertiti nella loro forma analogica originale. Negli ultimi anni le
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.25
207
Il processare audio digitale Sony 1630. (Fonte: Sony Professional Audio)
combinazioni PCM-VCR sono andate fuori mercato, e il loro uso nella produzione audio è sceso drasticamente, soppiantato dal formato DATe dai sistemi di registrazione basati su computer (hard-disk recording). Le operazioni di editing non sono molto agevoli con il PCM-VCR, data l'impossibilità di fare un editing con taglio manuale di un nastro a scansione elicoidale, e dato che molte delle funzioni che si trovano sui DAT, come la ricerca dell'indice, non sono disponibili su questi sistemi. Il processare Sony 1630, accoppiato spesso con il VCR U-Matic a 3/4 di pollice, è ancora un sistema standard per la preparazione del master finale dei CD.
6.2.3
Il DAT
Il formato R-DAT (nastro audio digitale/testine mobili), combina la tecnologia delle testine mobili con l'utilizzo della PCM. Ciò ha permesso lo sviluppo di un registratore audio digitale compatto e dedicato, vale a dire progettato appositamente (fig. 6.26), che ha una gamma dinamica notevole, bassa distorsione e un valore di wow e flutter ridottissimo. Questo registratore è costruito per uguagliare o oltrepassare molte specifiche digitali standard. La tecnologia DAT usa una cassetta compatta chiusa in una struttura, che è a volte più piccola delle normali cassette audio compact. Fornito di output sia digitali che analogici, il DAT può registrare e riprodurre a tre frequenze di campionamento standard: 32kHz, 44,1 kHz, e 48 kHz (anche se la possibilità di usare diverse frequenze di campionamento e le caratteristiche del sistema spesso variano da una macchina all'altra). Quando si usa un DAT non professionale, la frequenza 44,1 kHz è spesso riservata per riascoltare nastri DAT pre-registrati, e serve per scoraggiare la duplicazione abusiva di materiale pre-registrato. mediante l'inserimento del sistema per impedire copiatura non autorizzata SCMS. I nastri DAT attuali hanno durata fino a due ore se si usa la fre-
208
Fig. 6.26
CAPTTOL06
Registratore DAT Fostex D-10. (Fonte: Fostex Corporation of America)
quenza di campionamento di 44, l kHz o di 48 kHz, e destinano tre modi di riproduzione per la frequenza di campionamento di 38kHz. La prima opzione dà un massimo di due ore di registrazione, con quantizzazione lineare a 16 bit. La seconda dà quattro ore di registrazione con quantizzazione lineare a 12 bit. La terza permette la registrazione di quattro canali, a 12 bit audio non lineari.
6.2.3.1 Il formato del transport La larghezza delle tracce attualmente usata dalla scansione elicoidale del formato DAT può arrivare a valori pari ad 1/10 dello spessore del capello umano, permettendo una densità di 114 milioni di bit per pollice quadrato. È la prima volta che si raggiunge un tale densità usando supporti magnetici. Per avere la funzione di tracking del nastro e, perciò, per mantenere la più alta qualità del segnale di riascolto, viene usato un sofisticato sistema di correzione del tracking, affinché le testine siano perfettamente centrate sopra il percorso a scansione del nastro. Il blocco testine di un DAT usa un sistema a 90° semi-avvolgente. La fig. 6.27 mostra un blocco di due testine in cui ciascuna è a diretto contatto con il nastro per il 25% del tempo. Una tale discontinuità del segnale richiede che i dati digitali siano codificati nella traccia obliqua, nei punti di errore detti burst, e quindi esigendo l'uso di un buffer digitale. In riascolto, questi burst sono di nuovo rimpiccioliti e la sequenza di dati ritorna continua. Tale metodo di codificazione ha i seguenti vantaggi: • solo una piccola porzione del nastro è in contatto con il tamburo della testina in ciascun istante. Ciò riduce la possibilità di danneggiamento del nastro e permette di fare la ricerca ad alta velocità, quando la testina è a contatto con il nastro stesso; • si può usare una bassa tensione del nastro affinché la durata delle testine sia maggwre. La funzione di ricerca ad alta velocità (che arriva quasi a 300 volte la normale velocità di scorrimento) è una delle caratteristiche principali del formato DAT. Oltre a questa
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
209
B testi na
A testi na
Fig. 6.27
Percorso del nastro semi avvolto, che evidenzia un angolo di contatto del nastro di 90°.
funzione il DAT permette di scrivere altre informazioni, di tipo non-audio, nell'area dei sotto-codici della sequenza digitale. Tale area serve da identificatore digitale, proprio come un CD usa dei sotto-codici per la selezione e le informazioni sulle durate. Questi sotto-codici possono essere scritti come uno qualunque dei tre tipi di dati: start ID, che indica l'inizio di una selezione; skip ID, che indica che una selezione deve essere saltata; e il numero di programma. Questi identificatori aiutano l'utilizzatore nel trovare le selezioni quando adotta la ricerca ad alta velocità. I dati dei sotto-codici sono trattati indipendentemente dal DAT e possono essere scritti o cancellati tutte le volte che si vuole, senza alterare il programma audio. Inoltre l'area dei sotto-codici può essere usata per scrivere l'SMPTE adottato per la sicronizzazione audio-video e per le produzioni musicali attuate in sincronizzazione.
6.2.4 MDM: sistema multitraccia digitale modulare Uno dei più grandi sviluppi nella storia recente della registrazione è stata l'introduzione del sistema MDM (fig. 6.28). Gli MDM sono piccoli registratori audio digitali multitraccia in grado di registrare otto tracce digitali su una videocassetta standard, acquistabile presso qualunque negozio. Questi registratori sono detti modulari perché possono essere collegati assieme in sync; si possono aggiungere tracce addizionali al sistema (a gruppi di otto), con un limite massimo teorico di 128 tracce! Se la possibilità di creare ed espandere un sistema di registrazione digitale non è abbastanza allettante, si può facilmente verificare il prezzo di unMDM. Al momento della stesura di questo libro, un modello base di MDM a 8 tracce digitali può essere acquistato per molto meno di 5.000 dollari. Fino ad ora l'unica alternativa è stato il sistema a testine mobili a 12 tracce che costa più di 20.000 dollari. È quindi facile capire perché questi sistemi modulari espandibili hanno cominciato a rivoluzionare l'industria musicale, per quanto riguarda gli studi di registrazione, sia professionali sia non professionali.
21 Q
Fig. 6.28
6.2.5
CAPITOLO 6
Studio di registrazione con attrezzature MDM.
L' ADAT
Il formato ADAT della Alesis Corporation (fig. 6.29), è un registratore multitraccia digitale modulare a otto tracce che usa le videocassette standard S-VHS e ha le seguenti caratteristiche: risoluzione a 16 bit, frequenza di campionamento a 40,4 kHz e 50,8 kHz, che può essere variata su un ampio spettro, due memorizzazioni di posizionamento, compreso anche un punto di locazione a zero, funzioni di ripetizione e di loop che lavorano sia nel modo riascolto che nel modo registrazione, e quattro tempi di crossfade digitale selezionabili. Quando si usa una videocassetta S-VHS da 120 minuti, alla frequenza di campionamento più alta, l' ADAT ha un tempo massimo di registrazione di 40 minuti e 44 secondi. Nella fase di scrittura, quando si usa un nastro da 160 minuti, questo tempo sale a 53 minuti. Le connessioni analogico/digitali hanno sia i jack sbilanciati da 1/4 di pollice (-10 dBV), sia le connessioni ±4 dBu che sono fomite su un singolo connettore standard Eleo a 56 pin. Le connessioni di ingresso/uscita digitale comprendono un collegamento in fibre ottiche che può portare tutti e otto i canali. Questo cavo di collegamento è usato per connettere un ADAT a un dispositivo periferico digitale I/0 (per esempio l' Al-SPDIF, l'interfaccia digitale A2-AES/EBU, le interfacce per Digidesign ProTools, il synth Alesis Quadrasynth, o il processare di effetti digitale Quadraverb II), o di connettere un ADAT
Fig. 6.29
Multitraccia modulare digitale ADAT. (Fonte: Alesis Corporation)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.30
211
Unità di remote contro! grande (BRC) per ADAT. (Fonte: Alesis Corporation)
a un altro, per fare copie direttamente su nastro digitale. Le funzioni di controllo a distanza sono attuate tramite l'uso di un LRC (piccolo remote contrai) o di un BRC (grande remote contrai). L'LRC è di serie su ciascun ADAT e contiene tutte le funzioni del pannello anteriore di transport, disponibili su un solo remote grande come il palmo di una mano. Il BRC opzionale (fig. 6.30), è in grado di agire come un remote contro! con tutte le funzioni, digitai editor, autolocator espanso, e sincronizzatore su un solo pannello o su una superficie separata. È in grado di controllare fino a 16 ADAT in remote e può inviare dati da una traccia a un'altra nel dominio digitale (permettendo anche di cambiare di posto le tracce). Un esempio di cambiamento di posizione delle tracce può essere la possibilità di copiare un insieme di cori, che sono in un ponte di una canzone, in un punto che si trova verso la fine della canzone stessa. Stabilendo le tracce e la posizione sorgente, così come le tracce e la posizione di destinazione, il BRC può far fronte a tutte le esigenze relative ai dati di transport, di registrazione e di dati audio mentre attua le funzioni relative necessarie. Un altro sistema compatibile con l' ADAT è il Fostex RD-8MDM (fig. 6.31 ). L'RD8 usa la stessa tecnologia che usa l' ADAT per la codificazione dei dati e delle tracce, e lo stesso transport del S-VHS; opera alla stessa frequenza di campionamento di 44,1 kHz e di 48kHz. Queste frequenze di campionamento possono essere variate di molto per adattarsi all' ADAT Alesis. Altre caratteristiche sono il sincronizzatore/lettore/generatore SMPTE interno, il controllo Sony RS-232 a 9 pin, che permette di controllore l'unità da un editor video o da dispositivi compatibili a 9 pin, dal video sync e dal sync audio UO, ed è anche in grado di manipolare frequenze inferiori di 44,056 e di 47,"952 kHz (quando opera una conversione fra diversi frame standard per film e video).
212
Fig. 6.31
CAPITOLO 6
Registratore multitraccia digitale Fostex RD-8. (Fonte: Fostex Corporation of America)
6.2.6
Il DA88
Il Tascam DA 88 (fig. 6.32), è un MDM che usa un sistema di registrazione a nastro digitale (DTRS) per registrare fino a 108 minuti di audio digitale, su nastro video standard Hi-8mm di 120 minuti. Oltre alle solite funzioni relative al transport, il DA88 include controlli come il tape shuttle, la selezione della frequenza di campionamento, due punti di locate, i modi auto punch e auto rehearse, il pitch change (±6 %) e il delay in riascolto solo su un canale (fino a 7.200 campioni). Simile all'ADAT, il DTRS può essere costruito in un formato con un massimo di 128 tracce (a incrementi di otto tracce per volta). L'I/O analogico è a -10 dBV, con jack audio RCA sbilanciati, e anche connessioni bilanciate a +4 dB con multipin D-sub a 25 pin. L'I/O digitale è attuato medi~n-
Fig. 6.32
Registratore multitraccia digitale Tascam DA-88, con remote control RC-848. (Fonte: Tascam)
213
LA TECNOLOGiA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.33
Registratore multitraccia digitale Sony PCM-800. (Fonte: Sony Corporation)
te il TDIF-1 Tascam brevettato (lnterfaccia Digitale Tascam), che usa un connettore Dsub a 25 pin per collegarsi agli accessori dell'interfaccia esterna, o a un altro DA-88 da usarsi per copie digitali. La sincronizzazione esterna al time code può essere ottenuta utilizzando una interfaccia opzionale SY-88, che mette le macchine in grado di agganciarsi ad un valore di time code esterno e di mantenere la sincronizzazione costante, il controllo MIDI della macchina, il controllo editor video RS-422 Sony a 9 pin, e il sync video 110 sui jack standard BNC. Anche il Sony PCM-800 (fig. 6.33) usa la tecnologia DTRS Hi-8mm e ha caratteristiche particolari, come gli input/output digitali AESIEBU e analogici XLR per registrare fino a otto canali (anche in questo caso fino a 16 PCM800 possono essere collegati assieme), alla frequenza di campionamento di 44, l kHz o di 48 kHz. Tutte le possibilità offerte dal codice SMPTE sono disponibili di serie nel sistema.
6.2.7
Sviluppi tecnologici operati da terzi e accessori per MDM
Sono disponibili alcuni accessori sia per l' ADAT sia per il DTRS MDM. Questi accessori possono essere usati per collegare sia i segnali audio digitali che la sincronizzazione a un dispositivo esterno per attuare la distribuzione, la processazione e avanzate (e costose) funzioni di sync. Ecco alcuni esempi di questi accessori: • il dataMASTER (fig. 6.34) e i dataSYNC (non presenti nella fig. 6.34) della JLCooper Electronics (di Los Angeles) prendono l'uscita dalla traccia di controllo interna dell' ADAT e ne derivano il codice di tempo MIDI, il che permette di collegare il sistema, in maniera economica, con dispositivi esterni come ad esempio sincronizzatori, registratori analogici e registratori hard-disk; • lo Steinberg ACI della Steinberg/Jones (Northridge, CA) è stato progettato per essere usato con il sequencer Cubase della Steinberg, per aggiungere i controlli di sync MIDI e della macchina MIDI a qualunque sistema ADAT. L'ACI è compatibile con qualunque sistema che usi un controllo macchina MIDI; • le connessioni per computer penncttono di collegare qualunque computer IBM compatibile direttamente al controllo ADAT, tramite un'interfaccia hardware/software;
214
Fig. 6.34
CAPITOLO 6
Sincronizzatore professionale dataMaster per l' Alesis ADAT. (Fonte: JLCooper Electronics)
• la Digidesign offre una interfaccia ottica (fig. 6.35), che permette il trasferimento diretto di dati audio digitali da e verso un Pro Tools, o una workstation audio digitale Session-8. Questa lista offre solo una parte degli accessori prodotti da terzi disponibili per l'MDM. Compagnie terze di supporto, come anche gli stessi costruttori, continuano a creare nuovi accessori. Il modo migliore di tenersi aggiornati sui modelli di punta dati da questi sviluppi è quello di contattare le case costruttrici, e di leggere le riviste specializzate.
Fig. 6.35
Interfaccia ottica di sincronizzazione per ADAT, della Digidesign. (Fonte: Digidesign)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
6.3
215
I sistemi di campionamento audio digitale
Una delle tendenze più forti nella produzione audio recente è stata quella di mescolare la tecnologia audio con quella dei computer, per avere un approccio basato sul campionamento e sul campionamento per file, per la registrazione audio. La codifica di dati audio in una memoria digitale, o su un supporto per memorizzazione, fornisce la possibilità di conservare e di manipolare blocchi ben precisi di dati digitali. Questi dati possono essere immagazzinati come unfile campione (i dati possono essere presi, riprodotti, manipolati e inviati a diversi dispositivi di campionamento), o come soundfile (fornendo tracce registrate che possono essere registrate, manipolate e riprodotte da un hard-disk). Probabilmente le differenze più evidenti che si possono trovare fra un sistema basato su nastro (sia esso analogico o digitale) e un sistema di registrazione basato sul campionamento è che quest'ultimo ha accesso casuale (random). La realizzazione dell'accesso random si riferisce al fatto che i dati audio digitali possono essere immagazzinati ali' intemo di una memoria di sola lettura (Read Only Memory, ROM), una memoria ad accesso casuale (RAM; Random Access Memory) o un supporto di memoria hard-disk/floppy, in modo che i dati stessi possano essere ripresi, processati e riprodotti in maniera quasi istantanea, in qualunque ordine e in qualunque istante di tempo. Un supporto ad accesso casuale è enormemente diverso da uno a nastro, dato che quest'ultimo è lineare per natura e necessita di un certo tempo per posizionarsi nei vari punti in cui i dati audio sono immagazzinati. Nessuno dei due supporti è migliore dell'altro, dato che entrambi hanno le loro caratteristiche positive e i loro punti deboli. In effetti questi due stili di produzione si completano a vicenda, in maniera tale da migliorare l'efficienza di un sistema di produzione.
6.3.1
I campionatori
Un campionatore (fig. 6.36) è un dispositivo in grado di registrare, trasporre musicalmente, processare e riprodurre segmenti di audio digitalizzato, direttamente da una RAM. Dato che questo tipo di supporto per immagazzinamento di memoria spesso è costoso e di capacità limitata (rispetto alla natura dell'audio digitale che richiede molta memoria), questi segmenti di solito hanno breve durata (variabile da pochi secondi a un minuto o più). Supponendo di avere memoria a sufficienza, questi dispositivi spesso permettono di caricare un numero qualunque di campioni nel sistema, e poi accedere a essi in un qualunque istante, spesso in maniera polifonica (vale a dire quando più suoni possono essere riprodotti contemporaneamente in un istante di tempo dato). La reale potenza di un campionatore deriva dal fatto che questi campioni possono essere trasposti musicalmente in tempo reale, sia in accrescimento che in diminuzione, e su un gran numero di ottave. In parole povere, questa trasposizione musicale si verifica quando si riproducono i file campionati, registrati a varie frequenze di campionamento, che corrispondono a intervalli musicali ben precisi. La maggior parte dei campionatoti offre possibilità di editing molto estesi, che permettono di modificare i suoni in una maniera molto simile a quella che i sintetizzatori usano per modificare caratteristiche generate elettronicamente, come ad esempio un LFO, Low Frequency Oscillator (oscillatore a bassa frequenza), velocità, processo sull'inviluppo, assegnazione di una scala determinata alla tastiera, aftertouch e totale controllo dinamico MIDI. Dopo che un campione è stato editato o modificato, può essere assegnato a una precisa nota su una tastiera o un controller
216
Fig. 6.36
CAPITOLO 6
Modulo di campionamento Kurzweil K2500R. (Fonte: Kurzweii/Young Chang America)
MIDI, oppure lo si può assegnare a un certo numero di tasti in maniera polifonica. Un campionatore con un determinato numero di voci, per esempio 32, è semplicemente un dispositivo in cui 32 note possono essere simultaneamente suonate su una tastiera, in un qualunque istante di tempo. Dopo che un certo numero di campioni è stato registrato o richiamato da una memoria su disco, essi possono essere suddivisi su una tastiera usata per le esecuzioni, in modo che i singoli campioni possono essere assegnati a una sola nota oppure a un gruppo di note (fig. 6.37). Attualmente sono disponibili su floppy, CD e CD-ROM un numero enorme di samplefiles pre-registrati ed editati, che contengono forme d'onda di strumenti, effetti speciali, rumori e così via. Queste librerie di suoni in commercio sono un valido supporto per compositori di musica elettronica e per i dispositivi usati nella postproduzione video. Le librerie di campioni in vendita non sono l 'unica opzione disponibile. I musicisti, professionisti e non, spesso creano librerie di suoni personali. Esse possono derivare da suoni acustici originali o da dispositivi elettronici, anche se è pratica comune copiare i campioni da materiale originale pre-registrato (come ad esempio CD, TV, dischi e videocassette).
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lHIHllH ltHlHl'H : Fig. 6.37
Suddivisione (split) di una tastiera.
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
217
a)
b) Fig. 6.38
Editing di un campione. a) Campione non editato. b) Campione editato e la cui parte finale è stata sfumata.
6.3.1.1 L'editing dei campioni Quando un suono registrato è trasferito in un campionatore, il materiale sorgente originale spesso contiene rumori estranei - respiri, rumori, o altri suoni musicali - che si verificano sia prima che dopo il suono voluto (fig. 6.38a). A questo punto i suoni campionati non desiderati possono essere portati fuori dalla memoria, facendo variare i punti di inizio e fine del campione stesso. Questo procedimento (trimming) viene fatto ordinando al microprocessore del sistema di ignorare (vale a dire di non accedere e di non riprodurre) tutti i campioni che si trovano prima di un punto di inizio, scelto dall'utilizzatore, e/o quei campioni che seguono un punto di fine prestabilito (fig. 6.38b ). In seguito, il campione definitivo può essere riascoltato, processato (se è necessario mettere in atto un fade out o altre procedure), e salvato su floppy o su hard-disk, per un utilizzo successivo.
6.3.1.2 Illooping Un'altra tecnica di editing usata regolarmente dai campionatori, per sfruttare al massimo la RAM disponibile del sistema e la memoria dell'hard-disk, è il processo noto come looping. Un campione che occupa uno spazio di memoria ben determinato in una RAM può essere suonato senza interruzione per un lungo periodo di tempo (spesso oltre la lunghezza del campione originale), evitando quindi che il suono termini improvvisamente mentre si tiene ancora premuto il tasto sulla tastiera MIDI. Tale loop è creato definendo un segmento di suono all'interno di un campione che non vari, in ampiezza e in struttura, in maniera significativa in un determinato periodo di tempo, e accedendo ripetutamente a questa sezione dall'interno della RAM (fig. 6.39). Questo loop può esse-
218
CAPITOL06
note attaclc )' <'
Fig. 6.39
Esempio di campione con sustain loop. (Fonte: Sonic Foundry)
re creato da segmenti di forme d'onda che sono molto brevi (cioè che è formato solo da pochi periodi), o possono avere durata maggiore. In generale, questo segmento può essere trovato nell'area di dinamica interna di un campione, all'interno della parte sustain di una forma d'onda. · Quando si crea un collegamento a loop, ci si può facilitare il compito seguendo questa semplice regola: combinare il disegno e l'ampiezza della forma d' onda all'inizio del loop con il disegno e l'ampiezza della forma d'onda alla fine delloop stesso. Ciò significa unicamente che l'ampiezza della forma d'onda all'inizio delloop deve essere pari all'ampiezza alla fine delloop. Se questi valori non sono uguali, si avranno differenti livelli del segnale e si avrà uno scalino fastidioso. Molti campionatori e programmi per l'editing dei campioni forniscono un procedimento automatico per individuare il miglior punto di combinazione dei livelli, e/o un display a schermo che mostra i punti di incrocio del loop e permette all'utilizzatore di far comparare manualmente i livelli di ampiezza (fig. 6.40). Alcuni campionatori permettono di programmare più di un loop all'interno di un solo samplefile. Ciò ha l'effetto di rendere il campione meno ripetitivo e più naturale, e si somma alla sua espressività quando viene suonato di nuovo sulla tastiera. Oltre ad avere più sustain loop, si può programmare che un release loop attenui il campione quando la nota sulla tastiera viene rilasciata. 6.3.1.3 La distribuzione dell'audio campionato
All'interno di un sistema MIDI a campionamento, è importante che la distribuzione dell'audio campionato sia la più veloce e la più indolore possibile. Per fare in modo che la maggior parte dei campionatori e dei programmi di gestione del software relativo possa comunicare tramite tutto il sistema operativo, sono state adottate un certo numero di linee guida per la trasmissione e l'immagazzinamento dell' audio digitale campionato.
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.40
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Una schermata della forma d'onda del loop permette di scegliere i livelli più vicini di inizio e di fine di un loop. (Fonte: Sonic Foundry)
6.3.1.4 Standard MIDI di trasferimento campioni Lo standard di trasferimento campioni (SDS; Sample Dump Standard) fu sviluppato e diffuso dall'Associazione dei Costruttori MIDI, da Chrys Meyer e Dave Rossum, come protocollo per trasmettere audio digitale campionato e informazioni relative al sustain loop, da un campionatore a un altro. Questi dati sono trasferiti mediante regolari linee MIDI, nella forma di una serie di messaggi di sistema esclusivo (Sys-Ex), la cui lunghezza e i cui dati interni non sono specificati. Anche se si possono usare diversi tipi di campionatori per eseguire le stesse operazioni musicali, le circuiterie elettroniche e il modo in cui i dati sono internamente disposti spesso sono molto diversi da dispositivo a dispositivo. Ne deriva che la maggior parte dei campionatori comunica fra di loro usando la propria struttura di dati di sistema esclusivo (così come è identificata dal singolo costruttore e dal numero di identificazione ID del dispositivo). Per trasmettere con successo dati di campionamento fra campionatoci, questi devono essere dello stesso modello o almeno essere compatibili come costruzione e tipo di progetto. Se ciò non avviene, si deve usare un programma su computer, per esempio un editor per campioni, per operare la conversione da un formato e struttura dati di un campionatoce a un altro, vale a dire in un formato che possa essere recepito da un altro modello. Uno dei difetti maggiori del SDS è che il trasferimento dati può essere lento, dato che si conforma allo standard MIDI a frequenza di 31,25 kbaud.
220
CAPITOL06
6.3.1.5 Il formato di trasferimento campioni SCSI Molti sistemi audio computerizzati e molti campionatori trasmettono e ricevono campioni audio per mezzo di una piccola interfaccia da computer o SCSI (pronunciato "scasi"), sigla che sta per Small Computer Systems Interface SCSI è un tipo di comunicazione a due direzioni, ed è comunemente usata da molti PC e da altri dispositivi digitali per scambiare dati fra i sistemi ad alta velocità. Se usata neli' audio digitale, la SCSI fornisce una connessione diretta per trasferire soundfiles a una velocità di 500.000 bit al secondo, o anche maggiore (quasi 17 volte la velocità di un SDS). Questa interfaccia, se abbinata ad un sistema audio digitale computerizzato, fornisce all'utilizzatore un mezzo rapido ed efficace per trasferire dati da un programma di editing, hard-disk o libreria di campioni su CD-ROM.
6.3.1.6 SMDI Il procedimento di scambio dati SCSI (SMDI: SCSI Musical Data Interchange) fu sviluppato da Matt Issaacson per la Peavey Electronics, come formato indipendente dal tipo di dispositivo usato, per trasferire dati audio digitali campionati fra campionatoci forniti di SCSI e computer, a una velocità che può arrivare fino a 300 volte la frequenza di trasmissione dati MIDI, che è di 31 ,25 kbyte al secondo. Quando si usa questo formato tutto ciò che bisogna fare per trasferire dati audio digitali da un campionatore principale (master) a un altro, è di collegare le porte SMDl tramite cavi SCSI standard. Anche se l' SMDI non è basato con precisione sullo SDS MIDI, presenta vantaggi che vanno ben al di là della sola rapidità, rispetto al suo parente più lento. Per esempio l'SMDI può distribuire file campionati stereo o multicanale. Inoltre l'SMDI non è limitato solo a file di lunghezza inferiore a 2 megaword, e può trasmettere file di informazioni associate come ad esempio filename, valori di pitch ed estensioni numeriche dei campioni. Singoli suoni e parametri di setup specifici del dispositivo possono essere trasmessi e ricevuti sulle linee SMDI, mediante l'uso di messaggi di sistema esclusivo (Sys-Ex). L'SMDI non è comunque destinato a rimpiazzare il MIDI; anche se il MIDI non è il sistema più veloce di trasferimento dati, è ancora il metodo migliore per comunicare performance in tempo reale e dati di controllo. Perciò l' SMDI può essere semplicemente pensato come un veloce canale aggiuntivo per la distribuzione di campioni e di messaggi di sistema esclusivo. Nella realtà, l' SMDI permette di salvare tutta una serie di campioni su floppy (possibilmente con un solo database), e quindi di ridistribuire velocemente questi suoni a qualunque campionatore collegato. Gli editor per campioni non richiedono che il computer usato abbia una card interna per DSP (elaborazione di segnali digitali), visto che i campioni editati possono essere agevolmente fatti uscire e richiamati dal campionatore stesso, per essere ascoltati. T musicisti che usano il campionatore e che non vogliono spendere molti soldi hanno accesso ad una quantità enorme di campioni, e possono campionare dati trasferiti da una libreria centrale, che può essere usata molto più facilmente durante una performance dal vivo. Al momento della stesura di questo libro, i seguenti strumenti hanno implementato il protocollo SMDI nei loro sistemi interni: • Sonic Foundry's Sound Forge 3.0 (editor per campioni su Windows) • Opcode MAX (kit per programmazione musicale su Macintosh) • Passport Alchemy (editor per campioni su Macintosh)
221
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
• • • • • • •
Dissident MIDI Sample Wrench (editor per campioni su Amiga) Dissident disSX (programma di controllo Amiga per Peavey SX) Kurzweil K2000, K2000R e K2500 (campionatori) Peavey DPM-SX/SXII (moduli di campionamento) Peavey DPM (campionatore) Turtle Beach SampleVision (editor per campioni su PC) E-mu ESI-32 (modulo di campionamento).
6.3.1.7 Software per l'editing dei campioni Per poter trarre vantaggio dall'uso dei protocolli appena menzionati e per trasmettere e ricevere digitalmente samplefile, fra diversi tipi di campionatori, sono stati sviluppati alcuni software per l'editing dei campioni (figure 6.41, 6.42, 6.43). Questi programmi permettono di attuare un notevole numero di diverse funzioni di processazione e di editing relativi ai campioni stessi, usando un PC. Le funzioni che si possono usare con questi software sono le seguenti: • caricare samplefile su un computer in cui possano essere tenuti in un hard-disk centrale con più memoria; posizionarli in una libreria che si adatti al meglio alle necessità dell'utilizzatore, trasmetterli a qualunque campionatore all'interno del sistema (spesso a campionatori con diverse frequenze di campionamento e risoluzioni di bit); • editare file campionati usando le normali funzioni di taglia e incolla di un PC, per disporre i campioni in maniera appropriata prima di copiarli su disco fisso o di ritrasmetterli ad un campionatore. Spesso si possono effettuare dei loop, che permettono di ripetere parti di campioni e di salvare memoria di campionamento utile; • variare digitalmente o mixare diversi samplefiles, usando estesamente le tecniche di DSP (come ad esempio il cambiamento del gain, il mixaggio, l'equalizzazione, l'inversione, il reverse, il muting, il fading, il crossfading e la compressione temporale). Da queste funzioni, si può capire che il ruolo fondamentale di un editor per campionatore è quello di integrare la maggior parte delle funzioni di editing dei campioni e di trasmissione all'interno di un sistema strumentale di musica elettronica.
moduli di campionamento
CD ROM
DAT
SCSI_S~J
j"
'f-------:S/PDIF S/PDIF o brevettata
tastiere
Fig. 6.41
Diagramma di una rete di editor per campionatori.
multitraccia digitale
222
Fig. 6.42
CAPITOLO 6
Sound Forge 3.0, software di editing per campionatori, per Windows. (Fonte: Sonic Foundry)
6.3.1.8 La sintesi e la ri-sintesi dei campioni Oltre alle funzioni di processazione del segnale e all'editing su computer dei campioni, esistono software che hanno diversi formati di trasferimento MIDI e SMDI, per incamerare un campione e poi attuare una estesa sintesi e ri-rintesi di quel suono (fig. 6.44). Dopo che è stato processato, il suono risultante può essere trasferito di nuovo a un campionatore, oppure a un registratore su hard-disk. Spesso i programmi di sintesi e di processazione di campioni combinano fra loro elementi della sintesi digitale, dell'audio campionato e del DSP, per generare un suono che soddisfi i parametri dati dall'utilizza-
Fig. 6.43
Recycle, software per la scomposizione di campioni di lunga durata in più campioni, che utilizza come criterio di riconoscimento i transienti, per Macintosh. (Fonte: Steinberg)
223
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.44
Turbosynth, programma di sintesi modulare e di elaborazione di campioni. (Fonte: Digidesign, lnc.)
tore, oppure per modificare i samplefile esistenti (dalle più sottili variazioni fino ad ottenere i suoni più strani). In effetti questi programmi sono in grado di trasportare virtualmente un campione all'interno di un sintetizzatore digitale a sintesi FM (in modulazione di frequenza) addittiva o sottrattiva. La sintesi modulare lavora combinando diversi oscillatori, filtri e processori di segnale comandati da algoritmi, in modo da variare una frequenza di campionamento ed il contenuto armonico, di delay e di tempo. Molti di questi programmi contengono moduli di processazione digitale del segnale che non esistono nei sintetizzatori analogici modulari, per la produzione di una vasta gamma di suoni. Dopo che è stato creato, un suono può essere salvato su floppy, in molti formati diversi, per un successivo riutilizzo o per essere trasferito a qualunque altro campionatore si abbia a disposizione, per una riproduzione completamente polifonica.
6.4
La registrazione su hard -disk
Da quando gli addetti allo sviluppo delle case costruttrici cominciarono a produrre versioni più aggiornate di software per l'editing di campioni, si scoprì che attuando il processo mediante un hardware addizionale, gli editor erano in grado di registrare audio digitale direttamente sull'hard-disk di un computer. Nacque quindi il concetto di registrazione su hard-disk. Questi dispositivi (figure 6.45, 6.46, 6.47), a volte detti workstation audio digitali (DAW), sono usati come hardware e come software pensati specificamente per la registrazione, la manipolazione e la riproduzione di dati audio digitali che si trovano su hard-disk. Di solito, tali dispositivi sono disegnati per essere connessi con un computer standard, venire da esso controllati, ed essere associati a un hardware audio digitale (interno al computer oppure in un dispositivo separato). Spesso un sistema di processazione audio in tempo reale richiede l'uso di uno o più coprocessori digitali. Tali dispositivi possono essere necessari se la velocità, e la capacità di analisi numerica, del
224
CAPITOL06
solo processare del PC siano inadeguate per attuare il difficile DSP e i complessi calcoli sul disco, che avvengono nella produzione di audio digitale. Sistemi multicanale più costosi spesso usano computer brevettati e sistemi di DSP progettati specificamente per eseguire compiti di processazione di audio e segnali digitali. Ci sono molti vantaggi ad avere una workstation audio digitale fra le apparecchiature per la produzione audio. L'elenco seguente descrive alcuni di tali vantaggi: • la possibilità di manipolare soundfile di lunghezza maggiore. La registrazione su hard-disk è spesso limitata soltanto dalla capacità dell'hard-disk stesso (di solito un minuto di audio stereo a 44,1 kHz occupa 10,5 megabyte di memoria dell'hard-disk); • editing ad accesso casuale. Dato che l'audio è registrato su un hard-disk, si ha accesso a qualunque punto all'interno del programma, senza limitazioni date dall' ordine in cui fu registrato. Gli editing non distruttivi permettono di posizionare segmenti audio (detti regioni), in qualunque contesto e/o ordine in un programma, senza cambiare o influenzare in nessun modo il soundfile originariamente registrato. Una volta editate, queste regioni possono essere riprodotte consecutivamente per creare una sola performance, o individualmente in uno specifico punto dato dal codice SMPTE; • DSP. Il processo sul segnale digitale può essere attuato su un segmento o su tutto il file campionato, sia in tempo reale che in tempo non reale, in una configurazione non distrutti va. Oltre a questi vantaggi i dispositivi audio digitali, che si basano su un computer, servono per integrare molte di queste funzioni relativamente sia alla produzione audio digitale che a quella MIDI. Similmente agli editor per campioni, molte workstation su hard-disk sono in grado di incamerare, processare e trasmettere file di campionamento. Tali sistemi di registrazione su hard-disk danno nuove possibilità al musicista che usa la tecnologia dei campionatori, dato che possono codificare, editare e processare (e possibilmente incamerare/trasmettere) samplefiles per collegare altri campionatori al sistema.
temporizzazione
moduli di campionamento
CD ROM
~
DAT
1"
SCSI__j 1-------S/PDIF temporizzazione
multitraccia digitale
Fig. 6.45
Esempio di un sistema di registrazione su hard-disk, all'interno di un sistema di produzione.
225
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.46
Fostex Foundation 2000, registratore/mixer e postazione di editing. (Fonte: Fostex of America)
6.4.1
Editing su hard-disk
Oltre alla possibilità di registrare e riprodurre soundfile più estesi, una delle caratteristiche più importanti di un registratore su hard-disk è la velocità e la facilità con cui esso può attuare un ampio editing su un soundfile, se comparate con il tempo che sarebbe necessario per attuare una funzione simile su un registratore analogico. Oltretutto, se non si è soddisfatti del risultato finale, un sistema digitale permette di ritornare alla versione originale (funzione undo dell'editing). Questi sistemi permettono anche di salvare
Fig. 6.47
Workstation audio digitale Timeline DAW-80. (Fonte: Timeline Vista lnc.)
226
CAPITOL06
ed editare programmi in modo non-distruttivo, di creare differenti versioni, e poi di scegliere fra di esse quella più soddisfacente.
6.4.2
L'editing non distruttivo
Questo termine si riferisce alla capacità di un hard-disk di editare un soundfile senza alterare in alcun modo i dati che furono registrati in origine sul disco. Questa funzione inestimabile della tecnologia di registrazione su hard-disk permette di attuare un numero infinito di edit, di variazioni, di versioni del programma, e così via, e di salvarle su disco senza alterare il suono o l'esecuzione originale. Il processo di editing non-distruttivo è compiuto mediante l'accesso a precisi segmenti di un soundfile registrato, e la loro riorganizzazione secondo un elenco detto editlist (indice dell'editing), definito dall'utilizzatore. In effetti, quando si usa il mouse per scegliere (evidenziare) una specifica regione, si ordina al programma di definire un blocco di memoria che comincia in un punto (indirizzo) di memoria ben preciso sull'hard-disk o sul floppy, e continua fino a che l'indirizzo finale è stato trovato (fig. 6.48). Una volta definite, queste regioni sono inserite nell' elenco in maniera tale che si possa accedere ad esse e riprodurle in un qualunque ordine, senza agire sul file originariamente registrato. Nella maggioranza dei casi, comunque, questi elenchi di edit sono ricostruiti nel background, cioè in una collocazione di memoria separata; questo procedimento si attua mediante l'uso del mouse, o della trackball, per inserire dati grafici di posizionamento. Oltre alla possibilità di tagliare, copiare e mescolare fra di loro diverse regioni in un solo soundfile (o fra numerosi soundfiles), è anche possibile operare un esteso processo sul segnale del soundfile stesso, in maniera non-distruttiva. Questo compito può essere svolto in due modi: processando il segnale su floppy in configurazione non-real time oppure processandolo in tempo reale.
6.4.3
Non-real time
Un esteso processo sul segnale, per esempio il cambiamento del livello, dell'equalizzazione, della dinamica e del riverbero può essere fatto definendo i segmenti della forma d'onda che devono essere processati. Successivamente, il segmento viene processato in configurazione non-real time, vale a dire i processori non saranno disponibili per il riascolto, o per altre funzioni, fino a quando non siano completati i necessari calcoli sul segnale, e i risultati vengano trascritti in un file separato che possa essere messo assieme ad un soundfile o ad una editlist. Supponiamo per esempio che si voglia applicare un !ldH llst
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00:00:01. 093 011:00:00.000
, Fig. 6.48
Esempio di editlist impostata.
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
227
soundfile originale
rv\~~~~~~ : ··.~ .•••.• •/ (; • •..·••.• .·•···<·.· •··••· ••••.•• •.•• .·•···. •..··•. r··.····. ·. ·..· .•·..·. · .·•..··•..·...···..•.·.•....·.·•··.···•·• · ··••···••·•••·•···• .··.·.· ·.·.·..·..··.·....·.·.·.•.·.·. ·.. ~'
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si applica un fade alla regione selezionata e i dati derivanti sono scritti su disco, come file separato
il soundfile originale è riprodotto fino al punto di inizio del fade, dopo di che entra in riproduzione il file processato e memorizzato separatamente
Fig. 6.49
Un fade, in non-real time, può essere attuato e successivamente scritto su disco come file a sè stante.
fade ad un campione dopo il suo transiente iniziale, senza cambiare il samplefile originale (fig. 6.49). Si può fare questa operazione facilmente, definendo un segmento che si estende sull'area immediatamente successiva all'inizio del suono, per tutta la sua durata, fino alla fine del campione. Immediatamente dopo si può ordinare al sistema di attuare il fade out (una semplice successione di calcoli che riduce l'ampiezza rispetto al tempo, sulla base di parametri predefiniti), e quindi il file processato ri sultante è automaticamente salvato su disco. Durante il riascolto, il registratore su hard-disk ci fa risentire il transiente iniziale e, all'istante corretto, si posiziona automaticamente sul file processato e continua, senza interruzioni, fino alla fine del file. Se un file processato fosse semplicemente inserito all'interno di un soundfile o di una editlist mentre viene riascoltato, anche in questo caso ricomincerebbe, senza saldatura, la riproduzione del programma desiderato, seguendo questo punto senza una interruzione percepibile.
6.4.4
DSP in tempo reale (real-time DSP)
È differente rispetto alla sua controparte non-real time. Invece di scrivere i dati processati su disco, questi sistemi usano coprocessori di segnale ad alta velocità all'interno della loro catena digitale; tali coprocessori sono in grado di attuare complessi calcoli di DSP durante il vero e proprio riascolto (fig. 6.50). Dato che nessun calcolo viene scritto su disco in maniera offline, vale a dire autonoma, si ha un risparmio significativo di tempo e di memoria sul disco stesso, quando si lavora su produzioni che comportano un DSP del segnale lungo e complesso. Inoltre il sistema non real time spesso contiene istruzioni sulla elaborazione del segnale all'inter-
T
'
228
CAPITOL06
~ '!&
•
processazione/controllo
percorso principale 9Le!o~e~~~-~i2.r::'~-
output combinato
•
catena di processazione del segnale in tempo reale
Fig. 6.50
La processazione in tempo reale è attuata da coprocessori.
no della editlist o della playlist; queste istruzioni permettono di richiamare questi effetti, con dinamica automatizzata o di cambiarli in un qualunque momento successivo.
6.4.5
L'editing distruttivo
L'editing distruttivo si ha quando i dati registrati siano alterati e riscritti su disco, in modo che non possono essere riportati alla loro forma originale. Ovviamente questo tipo di editing è meno desiderabile rispetto a quello non-distruttivo, quando si lavora in una configurazione di produzione ad accesso casuale, perché i dati editati non possono essere facilmente recuperati, se non ci si è pensato in precedenza. (Comunque è sempre possibile copiare il soundfile originale su DAT o su un disco separato.) Per fortuna la maggior parte dei sistemi non lavora in configurazione distruttiva. Comunque ci sono casi in cui l'editing distruttivo è utile. Anche se il segmento originale e la editlist possono essere lasciati invariati (usando la tecnica non distruttiva), a volte c'è la necessità di salvare un file editato come file singolo e separato, in modo che possa essere ripreso e riprodotto senza avere una playlist o un ulteriore processo. Per esempio, si attua questa procedura se si vuole salvare su un disco una serie complessa di files, editati e mixati, come un solo file di effetti sonori e poi trasferirlo su un campionatore.
6.4.6
L'editing su display
La maggior parte dei sistemi di registrazione su hard-disk dispongono graficamente le informazioni dei soundfile, oltre a permetterei di ascoltarle mediante l'interfaccia finale. Questi display grafici possono essere molto utili: comuque se il display scelto è intuitivo e abbastanza dettagliato, si può rimanere sorpresi della velocità e facilità nel trovare e definire i segmenti di soundfile.
l
l
L A TECNOLOGIA AUDIO DIGIT.ALI::
6.4.7
L'editing grafico
Uno dei modi più usati per disporre un soundfile su computer o su uno schermo LCD è di ordinare le forme d'onda come una serie di linee verticali, che rappresentano l' ampiezza globale della forma d'onda in quell'istante di tempo (fig. 6.51). Questo display è di tipo WYS!WYG (What You See is What You Get, vale a dire ciò che vedi è effettivamente ciò che hai), perché dispone la forma d'onda come una sequenza continua di dati, con direzione sinistra/destra. A seconda del sistema usato, della lunghezza del soundfile, e del grado di zoom, può apparire sullo schermo l' intera forma d'onda o solo una partee la parte restante continua al di fuori dello schermo, da una parte o da tutte e due. L'editing grafico è molto diverso dall'approccio a taglio con lametta, usato per editare il nastro analogico, dato che dà molte più informazioni grafiche e audio sul preciso e possibile punto di editing. Usando l'editing grafico, le forme d ' onda che sono state tagliate, mescolate, invertite e assemblate, sono riprodotte visualmente sullo schermo. Di solito questi edit non sono distruttivi, permettendo di lasciare inalterato il soundfile originale. Solo quando si analizza, con la funzione zoom, una forma d'onda in un punto che comincia a mostrare che il soundfile alla frequenza individuale di campionamento, in questo caso rappresenta la forma d'onda effetti va che si vede sullo schermo (fig. 6.52). Questa possibilità di analisi permette di togliere facilmente click e pops, riprendere la forma d'onda per eliminare dei pericoli potenziali, o attenuare la variazioni di ampiezza fra un loop e le regioni adiacenti. Quando si lavora in un ambiente di editing grafico, un segmento ben definito di soundfile è spesso inteso come regione. Di solito si può definire una regione posizionando il cursore all ' interno della forma d'onda e poi premendo il mouse (o la trackball), e tenendo lo premuto e spostando il cursore alla destra o alla sinistra del punto iniziale. Di solito la regione selezionata è illuminata in maniera particolare per una più facile identificazione (fig. 6.53). Dopo che si è definita la regione, la si può editare, contrassegnare, darle un nome o processarla diversamente.
Fig. 6.51
Schermata di editing grafico del Deck Il. (Fonte: OSC)
230
Fig. 6.52
6.4.8
CAPITOL06
Nella maggior parte dei sistemi, quando un soundfile è analizzato fino al massimo possibile con lo zoom, vengono mostrati i singoli campioni.
L'editing della playlist
'"'
La playlist è un'estensione del sistema di editing grafico, per il fatto che permette di definire graficamente le regioni e di assegnare loro un nome, e poi di posizionarle all'intemo di una lista sorgente. Dopo che le regioni desiderate sono state messe nella lista sorgente, possono essere spostate graficamente (tramite trackball o mouse) in una lista di destinazione detta playlist (fig. 6.54). La playlist è poi organizzata (in maniera sequenziale) in modo che le regioni definite e denominate siano riascoltate come un solo programma continuo, oppure vengano programmate per incominciare in un punto specifico del codice di tempo. Una playlist continua e sequenziale può essere di utilità notevole per assemblare assieme canzoni singole, in un album completo o in un progetto di CD. In questo contesto, tutte le canzoni possono essere registrate su un disco come soundfile singolo, oppure come una serie di soundfiles individuali. Dopo che si è completata questa procedura,
Fig. 6.53
l
Una regione selezionata. (Fonte: Innovative Quality Software)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
81'\jey . CPyo\es,, ,; &nge tom · 001
frankly. my dear... H-MYner Song
ledgend · big tom l~ · itliJo
Long inbo · 1 Long if'1Ìlo · '2 Sl!lurdey't E:ljp Tchl<;t.(t'Jgl
r rigger.,.
voce!· He'$ a ....
Fig. 6.54
3~034
U ?O V 24 767 14,872 1,844
1,667 2,061 1.844 22'24 2.490 2.955
whacky tom
l) sg
Wo~.. . .. .
3.034 . 1.946
Wnndet Pad
2.490
Wh.ie song....
231
Una sourcelist (sulla sinistra) contiene regioni definite e denominate, che possono essere posizionate in una playlist di destinazione (sulla destra), e in seguito essere riprodotte come un solo programma audio senza interruzioni. (Fonte: Sonic Foundry, lnc.)
ciascuna canzone può essere editata e definita come una regione, nella quale può essere deciso il nome che la canzone ha nella lista sorgente. Ciò permette di posizionare in qualunque ordine le canzoni in una playlist. In seguito, registrando un breve file che contiene silenzio, si può mettere fra una canzone e l'altra l'intervallo di silenzio desiderato. Se si vuole provare un ordine diverso, l'unica cosa da fare è salvare la playlist originale (che non include tutti gli stessi dati di soundfile, ma solo le informazioni di posizionamento nelle quali i dati possono essere trovati nell ' hard-disk), e quindi provare il nuovo ordine delle canzoni. Spesso nella produzione audio per il video o nei film, si opera un triggering delle singole regioni di una playlist in punti ben definiti, dati dal time code. Le playlist sono estremamente utili in questo contesto, dato che un numero qualunque di effetti sonori può essere inserito in una sourcelist, vale a dire in un elenco guida, o sorgente. Mediante lo spotting della videocassetta (cioè il procedimento di definire i punti in cui inserire gli effetti), e determinando i necessari punti di riferimento in SMPTE, diventa facile ritrovare gli effetti nella sourcelist e metterli nella playlist con la collocazione temporale corretta. In fase di riascolto del nastro, ciascun effetto è triggerato automaticamente (se possibile con effetti, livello ed altri parametri automatici).
6.4.9
l l
t
l
•
i
Funzioni base d eli' editing
Uno dei pregi maggiori della registrazione su hard-disk è la possibilità di editare segmenti di audio digitale con facilità e rapidità. I paragrafi seguenti sono una breve introduzione a molti di questi utili strumenti.
6.4.9.1 Taglio (cut), copiatura (copy) e unione (paste) Le funzioni di cut, copy e paste usate nella registrazione su hard-disk sono perfettamente analoghe a quelle usate nei programmi di scrittura, o a quasi tutti i programmi di grafica.
232
CAPITOL06
regione che deve essere eliminata
soundfile risultante
Fig. 6.55
Taglio di una regione.
regione che deve essere copiata sulla clipboard
l
~
Fig. 6.56
Copia di una regione. punto di insert
regione incollata al file, presa dalla clipboard
Fig. 6.57
Unione di una regione, presa dalla clipboard, con una parte non processata.
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
233
• cut. Mette in memoria la regione illuminata e cancella i dati selezionati dalla loro posizione corrente (fig. 6.55); • copy. Mette in memoria la regione selezionata e non altera la forma d ' onda in alcun modo (fig. 6.56); • paste. Copia i dati della forma d'onda dalla memoria clipboard in modo da poterli selezionare nella posizione corrente del cursore (fig. 6.57). 6.4.9.2 Sfumatura (jade) e sfumatura incrociata (crossfade) Ilfade in o ilfade out rispetto a una regione sono funzioni di DSP compiute calcolando l'ampiezza relativa del soundfile lungo la sua durata. Per esempio, se si sfuma in entrata un file (fig. 6.58a), aumenta proporzionalmente il gain di una regione da meno infinito al massimo livello possibile. Analogamente, il fade out ha l'effetto opposto di creare il passaggio dalla situazione di massimo livello di gain a quella di attenuazione infinita (fig. 6.58b). Queste funzioni di DSP hanno il vantaggio di creare una transizione molto più sfumata rispetto a quella che sarebbe umanamente possibile con un fade manuale. Il crossfade (o x-fade) è spesso usato per avere un passaggio meno drastico fra due segmenti audio, che possono essere diversi come sonorità o come ampiezza, in un ben definito punto di editing (condizione che porterebbe ad un click o un pop percepibili). Essenzialmente il crossfade è costituito da un fade in e da un fade out che si sovrappongono per avere un passaggio meno drastico fra un segmento ed il successivo (fig. 6.59 e 6.60). Tecnicamente l'effetto complessivo di questo processo è che viene fatta una media delle ampiezze dei segnali in un intervallo di tempo ben definito, mascherando perciò il punto di editing che potrebbe essere sgradevole.
o c
C'l
ca ~
::::1 C'l
a)
tempo
o
c
C'l
ca
"'ca ::::1
C'l
b) Fig. 6.58
------- -~
Vari esempi di fade. a) Fade-in. b) Fade-out.
tempo
234
Fig. 6.59
CAPITOLO 6
Esempio di audiofile stereo su cui si è applicato un crossfade. (Fonte: Sonic Solutions)
6.4.9.3 Cambiamento del gain e normalizzazione Il cambiamento del gain è una funzione dì elaborazione relativamente lineare, che ricalcola l'ampiezza di ciascun campione (sia in aumento che in diminuzione), secondo un rapporto prestabilito dall'utilizzatore. La normalizzazione è un processo specifico che riguarda il gain e che ottimizza l'estensione dinamica di un sistema digitale, determinando automaticamente il valore di guadagno che sarebbe necessario per incrementare la massima ampiezza del segnale (all'interno di un campione o di un samplefile), fino al valore massimo possibile su tutta la scala del sistema. Una volta che questo valore è stato calcolato, l'ampiezza di tutto il file è aumentata di questo rapporto di guadagno (fig. 6.61).
6.4.10 Funzioni avanzate di editing DSP La maggior parte dei sistemi di registrazione su hard-disk offre funzioni di editing addizionali, oltre ai comandi basilari di cut e paste. Il numero di funzioni di elaborazione e il grado di complessità e di flessibilità variano, molto spesso, da sistema a sistema. A
r '
Q ... O:OL 40
Q ...O:lS.OO O lludltlon O Ruto Zoom
Fig. 6.60
Schermata di processazione dei crossfade. (Fonte: Sonic Solutions)
235
LA TECNOLOGIA AUDIO DrGITALE
Fig. 6.61
Livello originale del segnale e livello del segnale normalizzato (fulllevel).
seconda della capacità del sistema, queste funzioni possono essere messe in atto sia in real time Che in non real time. Una ulteriore spiegazione delle funzioni di elaborazione del segnale si trova nel cap. 11. 6.4.1 0.1 L'equalizzazione L'equalizzazione digitale è una comune funzione che spesso varia come forma e grado di flessibilità a seconda del sistema (fig. 6.62). La maggioranza dei sistemi offre un controllo full parametric sull'intero spettro delle frequenze, con campanatura variabile (Q). L'equalizzazione digitale controllata tramite software permette all'utilizzatore di equalizzare una singola regione o traccia, oppure l'intero programma con automazione e ripetitibilità complete. Inoltre l'equalizzazione può variare facilmente fra l'essere molto raffinata e su tutta la banda fino ad essere controllata strettamente e molto incisiva (per esempio un filtro attenuatore che abbia una banda d'azione ristrettissima).
Fig. 6.62
Schermata dell'equalizzazione di Pro Tools III. (Fonte: Digidesign)
236
CAPITOL06
6.4.10.2 Elaborazione dell'estensione dimamica L'elaborazione dell'estensione dinamica è diventata più frequente nei sistemi recenti, per la stessa ragione per cui si usa maggiormente l'equalizzazione digitale: una parte, una traccia o l'intero programma può essere compresso, limitato o espanso con totale flessibilità e ripetibilità- spesso tramite l'automazione del sistema. 6.4.10.3 Variazione di intonazione e di durata La prima permette di variare, in aumento o in diminuzione, l'intonazione relativa di una regione ben precisa, o di un intero soundfile, di un dato rapporto percentuale o di un intervallo musicale. Nei sistemi meno costosi questa funzione è fatta spesso determinando un rapporto fra l'intonazione iniziale e quella che si vuole ottenere, e quindi sia sommando (aumentando l'intonazione) sia sottraendo (diminuendo l'intonazione) i campioni della regione scelta o del soundfile (fig. 6.63a e 6.63b). Un difetto potenziale di questo processo è che le parti con intonazione aumentata o diminuita subiranno variazioni di durata. Per esempio, la durata di un soundfile che è stato innalzato di intonazione risulterà inferiore se lo si riascolta con lo stessa frequenza di campionamento iniziale. Analogamente un soundfile la cui intonazione sia stata abbassata avrà durata maggiore. La stesso approccio teorico si applica alle trasposizioni musicali che sono processate in questo modo. I dispositivi più sofisticati possono combinare diverse frequenze di campionamento e tecniche di variazione dell'intonazione per variare la durata della regione o del soundfile, oltre a essere in grado di aumentare o diminuire l'intonazione relativa. Tali sistemi offrono diverse combinazioni di intonazioni e di valori di tempo, come le seguenti: • variazione dell'intonazione e della durata. Si può variare l'intonazione di un programma e avere una corrispondente variazione di durata; - - -· -· -
- · ·-
---
-
---
- -- -- - - -- - - - - - - - ,
1/2 t
interpolazione di campioni
l
Ili Ili l
l l l
l
a) campioni non considerati ( dropped)
l
Ili Ili l
2f
l
b) Fig. 6.63
Tecniche elementari di pitch-shifting su hard-disk. a) L'audio digitale può essere spostato verso il basso interpolando e sommando dati al segmento originale e quindi riproducendo questi dati alla loro frequenza di campionamento originale. b) L'audio digitale può essere spostato verso l'alto tramite l'eliminazione di alcuni campioni della parte interessata e quindi riproducendo questi dati alla loro frequenza di campionamento originale.
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.64
237
Il plug-in Ll-Ultra-maximizer Peak-limiting è anche in grado di applicare il dither (utilizzando una forma d'onda di rumore) e di riquantizzare segnali accuratamente, fra 8, 12, 16 e 20 bit. (Fonte: Waves)
• variazione dell'intonazione. Si può variare solo l'intonazione di un programma, e il dispositivo calcola nuovamente il file in modo che la lunghezza rimanga inalterata; • variazione della durata. Si può variare la durata di un programma cambiando l'intonazione in modo che si adatti a quella del programma originale.
Fig. 6.65
Il coprocessore hardware/software Lexicon NuVerb, per la Digidesign, offre un'ampia possibilità di processazione del segnale per i computer Macintosh. (Fonte: Lexicon)
238
'
CAPITOL06
6.4.1 0.4 DSP plug-in Il plug-in è una delle novità più recenti e importanti, nella concezione di registrazione su hard-disk come studio-in-a-box (vale a dire attrezzatura che contenga tutte le funzioni che si trovano in uno studio vero e proprio). Queste applicazioni, basate su software, sono diventate più note grazie al grande utilizzo di alcune piattaforme specifiche per la registrazione su hard-disk (Digidesing Sound Designer II, Pro Tools e Sound Tools, sia per Macintosh che per Windows). Come conseguenza della popolarità di questi sistemi, gli addetti allo sviluppo per conto terzi hanno iniziato a progettare e programmare applicazioni specifiche, che possono eseguire quasi ogni operazione in questo campo. Di solito (ma non sempre), questi compiti vanno al di là della realizzazione e dello sviluppo attuati dai primi addetti; molto spesso, nuove piccole aziende hanno creato prodotti, basati su buone idee, per soddisfare precise esigenze di mercato. Alcuni esempi di questi plug-in si trovano nelle figure dalla 6.64 alla 6.69. Bisogna ricordarsi, comunque, che l'elenco dei nuovi sviluppatori si aggiorna di continuo, probabilmente di mese in mese.
6.4.11 Sistemi di registrazione su hard-disk su due canali Sono di solito usati per gli effetti sonori, l'editing musicale, le trasmissioni e la registrazione di audio digitale all'interno di studi MIDI di progetto. In effetti, questi sistemi basati su hardware e su software si trovano in quasi tutte le strutture di produzione, dato che spesso sono poco costosi. Anche se esistono alcuni sistemi dedicati per la registrazione su hard-disk su due tracce, il dispositivo che si incontra più spesso è una card
Fig. 6.66
Hyperprism offre 25 funzioni di processazione, di qualità professionale, adatte alla maggior parte dei sistemi Digidesign per Macintosh; sono compresi il time stretch, il pitch shift, i delay, il doppler, la ring modulation e lo spatializer. (Fonte: Arboretum Systems)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
Fig. 6.67
239
Il MDT (Multiband Dynamic Tool) offre la possibilità di un'ampia elaborazione dinamica del soundfile, per Macintosh. (Fonte: Jupiter Systems)
Fig. 6.68
Il JVP (Jupiter Voice Processar) offe una notevole possibilità di intervento sulla dinamica, sull'equalizzazione e sui delay, per Macintosh. (Fonte: Jupiter Systems)
Fig. 6.69
Uno fra i tanti moduli plug-in per effetti, per il programma Software Audio Workshop per Windows. (Fonte: Innovative Quality Software)
240
CAPITOL06
aggiuntiva inseribile nel computer che già si possiede (fig. 6.70a, 6.70b e 6.71). Dato che questi hardware possono essere integrati nei normali PC, ne deriva spesso che anche le possibilità offerte dai sequencer MIDI possono essere inserite nel sistema, creando perciò una struttura di produzione davvero potente e flessibile. Si trovano attualmente sul mercato molti sistemi su due canali che variano dai sistemi hardware con card software, i cui prezzi possono essere al di sotto dei 100 dollari (la Soundblaster e altri simili cloni multimediali per utilizzatori non professionali), fino ad arrivare a sistemi sofisticati, di alta qualità il cui prezzo è di alcune migliaia di dollari. Quando si acquista
a)
b) Fig. 6.70
Il sisytema di editing a due canali Card Plus. a) La card hardware CardD Plus. b) Il software per editing a due canali EdDitor Plus è un sistema professionale per Windows. (Fonte: Digitai Audio Labs)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGiTALE
Fig. 6.71
241
Interfaccia audio a 20 bit Pro-Master e il software Sound Designer II per Macintosh. (Fonte: Digidesign)
uno di questi sistemi per integrare la propria struttura di produzione, bisogna pensare attentamente alle effettive necessità; se la qualità del materiale acquistato è sufficiente; se esso si integrerà alla perfezione con quanto già si possiede; quali sono i benefici e i compromessi e se si potrà ancora usare quando, in futuro, il proprio sistema si espanderà ulteriormente. Se si compie una ricerca approfondita, si può trovare un sistema di registrazione su hard-disk su due canali che si rivela uno strumento molto flessibile per una produzione creativa.
6.4.11.1 Le tracce virtuali All'aumentare delle prestazioni dei dispositivi di DSP- dovute all' aumentata velocità degli hard-disk e floppy, a processori più veloci, a software migliori, e così via - è diventato via via più facile, se si fa il paragone con sistemi più vecchi e più lenti, avere un sistema di registrazione su hard-disk con funzioni addizionali di riserva, quando si esegue un determinato compito. Questi miglioramenti nelle funzioni di elaborazione e negli hard-disk ha reso possibile l'accesso a più di un canale (o coppie di canali stereo) da un solo sistema di registrazione multitraccia su hard-disk su due canali, in un qualunque istante di tempo. Queste particolarità tecnologiche hanno portato a nuove tecniche, sotto forma di sistemi a tracce virtuali. Un sistema a tracce virtuali può accedere a più canali audio (o coppie stereo) e poi mixarli, in tempo reale, con un singolo canale di uscita o con una coppia di canali (fig. 6.72 e 6.73). Questo sistema ci dà la possibilità di usare otto o più canali indipendenti su un solo sistema hard-disk a due canali, oppure ci permette di mixare e di assegnare 16 o più canali ad un sistema con 4 uscite. Ci si può porre il quesito seguente: perché avere così tanti canali se poi devono essere mixati assieme? Visto che i dati audio possono essere definiti in regioni e queste assegnate a tracce virtuali separate, ciascun suono può essere singolarmente processato, assegnato con il pan, mixato (in real time) o attenuato in diversi modi, senza alterare i dati del soundfile originale sul disco. Queste tecniche non distruttive spesso sono completamen-
242
Fig. 6.72
CAPITOLO 6
Software audio digitale, a 8 canali virtuali, Software Audio Workshop, per Macintosh. (Fonte: Innovative Quality Software)
te automatizzate, in modo che tutte le funzioni necessarie siano automaticamente salvate su disco e quindi si possano creare nuovi mix (tutti quelli che si desidera), fino a che non si ottiene il bilanciamento più soddisfacente. Spesso un sistema virtuale è collegato
Fig. 6.73
Software audio digitale Deck-TI a 6 e a 8 canali, per Macintosh. (Fonte: OSC)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
243
con un dispositivo esterno per la sincronizzazione temporale - per esempio il sequencer MIDI interno al computer stesso, un registratore audio o video esterno - offrendo quindi la possibilità, a basso costo, di aggiungere funzioni multitraccia al proprio sistema. Dato che le tracce sono collegate con l'SMPTE, ciascuna traccia può essere trasferita individualmente ad un registratore multitraccia in un secondo tempo, permettendo quindi di avere tracce completamente isolate fra di loro durante il mixaggio.
6.4.12 Sistemi di registrazione su hard-disk con più canali Questi sistemi lavorano in maniera quasi simile ai registratori a due canali, eccetto il fatto che tutti i soundfiles o le regioni predefinite che sì desidera possono essere portati su un certo numero di tracce sullo schermo. Ciascun segmento o gruppo di segmenti può quindi essere assegnato ad uno o più degli output multicanale designati dal sistema (fig. 6.74). Questo sistema multicanale, molto flessibile, è utile nella produzione MIDI, dato che permette di portare integralmente in una sequenza MIDI una parte di voce, uno strumento acustico, degli effetti e altri soundfiles continui (fig. 6.75). Ciascun soundfile o regione può essere editato, processato, loopato, e spostato nel tempo per far combaciare l'azione sullo schermo o i dialoghi. Può essere usato anche nelle postazioni per trasmissioni in cui si possono mettere facilmente ID delle stazioni, spot e svariati effetti. La struttura del sistema a tracce individuali su schermo e a più output fornisce una grande flessibilità nella elaborazione del segnale e nei controlli di mixaggio, all'interno di questa stessa o di altre strutture di produzione audio. Anche se i sistemi multicanale su harddisk offrono di solito 4, 8, 16 o 24 uscite individuali, non è raro che abbiano soltanto due o quattro ingressi. Questo tipo di design (economico) è spesso installato, dato che molte produzioni che usano hard-disk vengono attuate assemblando un certo numero di sorgenti sonore, mono o stereo, che, nella maggioranza dei casi, sono registrate nel sistema da un DAT, un CD o da altre sorgenti a due canali. Una eccezione, in cui possono essere necessari più ingressi, si può presentare quando si registra direttamente su disco o durante una sessione vocale, quando si registrano diversi artisti che sono stati chiamati per mettere a posto i dialoghi su schermo, o ancora quando si registrano spot pubblicitari per la radio o per le TV commerciali. In questi casi, i takes (parti registrate) individuali, le voci, le diverse intonazioni,e altre cose ancora, possono essere editate, processate e assemblate in un prodotto finale, in maniera abbastanza veloce, economica e con la possibilità di ripetizioni automatiche. Probabilmente il lettore avrà notato che questa discussione non ha trattato molto il concetto di traccia- e per buoni motivi. Nel mondo della produzione audio che utilizza tecniche ad accesso casuale, il concetto di traccia continua subisce severe restrizioni. Essendo il supporto principale, l'audio ad accesso casuale è eccellente nel trattare campioni di breve dQrata, che possono essere triggerati ripetutamente, oppure nel riprodurre soundfiles di lunghezza ben determinata, e che possono essere editati in regioni più brevi. Questi dispositivi operano il salvataggio su una memoria che può essere sia la RAM che un disco. A differenza dei dispositivi a nastro, quando i dati di un campione o di un soundfile sono caricati in un sistema e le regioni predefinite sono riprodotte da un campionatore o da un registratore su hard-disk, ciascun evento può essere riascoltato in qualunque momento - ovviamente quando è necessario. Nel periodo di tempo in cui un evento non è utilizzato, semplicemente esso non viene richiesto alla memoria su disco o alla RAM. Quando si usano apparecchiature a nastro (siano esse analogiche o digitali), il concetto di traccia è relativamente semplice e linea-
244
Fig. 6.74
CAPITOLO 6
Regioni ben precise possono essere posizionate in canali separati, in cui essere processate indipendentemente, mixate e assegnate a uscite singole. (Fonte: Timeline Vista, lnc.)
Fig. 6.75
Sistema di surround audio/video digitale SSL Scenaria OmniMix, presso lo studio Sun Studio di Copenaghen, Danimarca. (Fonte: Solid State Logic)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
245
re. I registratori multitraccia usano testine, fisse o mobili, per registrare e riprodurre magneticamente informazioni codificate in modo lineare. Una volta registrate, le informazioni magnetiche sono fisicamente connesse al supporto (il nastro), e non possono essere portate su un'altra traccia o spostate in un altro istante di tempo senza che sia necessario registrarle di nuovo. In effetti, il supporto di memoria costituito dal nastro è nato per essere usato sempre. Se il supporto di memoria di un hard-disk fosse sottoposto ad un uso così continuato, il tempo utilizzabile sarebbe veramente limitato. Per esempio, se un sistema a otto canali dovesse continuamente registrare dati su un sistema hard-disk con memoria disponibile pari a l GB (l gigabyte cioè 1.000 megabyte), a una frequenza di campionamento di 44, t kHz, ciascuna traccia avrebbe un tempo massimo di registrazione di 12 minuti (dato che a 44, l kHz si usano circa l 0,5 MB di dati al minuto). Anche se questo valore è abbastanza impressionante, lo stesso drive potrebbe in realtà fornire ore e ore di tracce che andrebbero al di là di questa limitazione di tempo.
6.4.13 Le workstation audio digitali Negli ultimi anni il termine DAW (Digita! Audio Workstation) ha assunto sempre più il significato di sistema dì registrazione sia dedicato sia su hard-disk, il quale incorpora le funzioni basilari e quelle più avanzate di editing e di processazione del segnale (fig. 6.76 e 6.77). Anche se una workstation può eseguire indipendentemente una ampia serie di funzioni relative all'audio, uno dei suoi vantaggi maggiori è la particolare capacità di integrarsi con altre apparecchiature, sistemi di produzione e software di funzionamento utilizzati nella produzione audio, video e musicale. In effetti le workstation sono in grado di operare questa integrazione per creare una singola struttura multifunzionale, che possa liberamente comunicare dati e attuare operazioni relative ai sequencer MIDI, all'editing di campioni o di playlist, al campionamento, alla registrazione su hard-disk, al DSP, alla sintesi e ri-sintesi e alla stampa musicale. A causa della storia della produzione musicale, ci siamo abituati all'idea che alcune apparecchiature fossero in grado di effettuare un solo compito: un registratore registra e riproduce, un !imitatore limita e un mixer mescola i segnali. Le workstation audio possono invece essere paragonate a un camaleonte, in grado di variare le sue funzioni colori, per adattarsi ai compiti rapidamente. In effetti una workstation audio digitale più che un'apparecchiatura è un concetto di sistema che può eseguire molti compiti nella produzione audio, facilmente e velocemente. Alcune di queste funzioni, tra cui quelle che elenchiamo qui di seguito, sono spesso attuate (o dovrebbero essere) da tali sistemi: • integrazione. Una delle più importanti funzioni delle workstation dedicate o su computer è quella di fornire un controllo centralizzato sulla registrazione audio digitale, l'editing, la processazione e l'assegnazione del segnale, così come di trasmettere i controlli del transport e/o di tempo sul sistema MIDI, macchine a nastro esterne e videoregistratori; • comunicazione. Una workstation dovrebbe essere in grado di comunicare e distribuire i dati audio digitali (per esempio gli standard AESIEBU, S/P-DIF, SCSI, SMDI e/o i trasferimenti di campioni MIDI) attraverso il sistema. Questo dovrebbe avvenire anche per i segnali di temporizzazione e di Sincronizzazione (come il codice SMPTE, MTC e MIDI sync); • velocità e flessibilità. Sono probabilmente le qualità maggiori di una workstation. Dopo che si è presa una certa confidenza con un sistema, molti dei compiti che si
246
Fig. 6.76
CAPITOLO 6
Il Sonic System con CD Printer. (Fonte: Sonic Solutions)
possono affrontare con una workstation possono essere eseguiti in un tempo molto inferiore rispetto ad attrezzature analogiche simili; la maggior parte delle funzioni relative ad un DSP estensivo potrebbero essere praticamente impossibili da eseguire con un sistema analogico; • espandibilità. La workstation ideale dovrebbe essere in grado di integrare nuovi componenti hardware e/o software nel sistema con difficoltà minime; • praticità d'uso. Un elemento importante de1le workstation audio digitale è l'unità di interfacciamento principale, cioè l'uomo. Le funzioni di una workstation dovrebbero essere relativamente intuitive e dovrebbero evitare di complicare la vita all'utilizzatore, a causa di linguaggi d'uso impossibili.
Fig. 6.77
Pro Tool Digitai Audio Workstation. (Fonte: Digidesign)
LA TECNOLOGIA AUDIO DIGITALE
247
Quando si sceglie un sistema per sè stessi o per il proprio studio, bisogna tenere presenti tutte queste considerazioni. Ciascun sistema ha i suoi punti di forza e di debolezza. È sempre una buona idea quella di scegliere il sistema con un certo anticipo sull'ordinazione.
6.5 Triggerazione di eventi audio digitalizzati Prima della fine di questo capitolo dobbiamo affrontare ancora una parte importante relativa alla produzione audio che fa uso di samplefiles e di sounfdfiles: la triggerazione degli eventi audio. È il termine generale che si usa per indicare la ricerca automatica e l'uso di comandi su file specifici e su segmenti di dati digitali. Un esempio noto di sistema ad eventi triggerati è una drum machine (batteria elettronica), in cui l'audio digitale è fatto uscire da una memoria ROM, per mezzo di controlli manuali o sotto controllo di un sequencer MIDI. In questo modo, un gruppo finito di segmenti digitali può essere triggerato per uno scopo ben preciso (in tal caso, per creare una sezione ritmica). Un altro esempio potrebbe essere la triggerazione di una parte vocale da un hard-disk, in uno specifico punto di una canzone riprodotta da un sequencer MIDI. Un altro esempio è la triggerazione sincronizzata di vari effetti sonori (sia da un campionatore che da un . hard-disk), per una traccia editata di un film o di un video. Ci sono comunque un'infinità di altre applicazioni. La struttura di un sistema ad eventi triggerati può anche usare il formato CD, come potrebbe succedere con la regolazione di un certo numero di effetti sonori di un CD di una libreria computerizzata controllata da un computer. I miglioramenti recenti nell' immagazzinamento e il recupero di effetti sonori e di musica che usi il formato CD hanno reso questo mezzo davvero flessibile e desiderabile per molte applicazioni, nelle trasmissioni e nella produzione audio. Oltre alla superiore qualità sonora, l'immagazzinamento dell'audio e delle informazioni su CD offre le seguenti funzioni:
Fig. 6.78
Sistema jukebox professionale a CD Denon 1200C e 1200F. (Fonte: Denon Electronics)
248
CAPITOL06
• triggering degli eventi. Precisione della connessione con un dispositivo di produzione regolato da un time code, permettendo un alto grado di accuratezza e la possibilità di ripetere innumerevoli volte l'operazione; • looping. Eseguibile facilmente e senza soluzione di continuità, in presenza di un sottofondo e di effetti; • indice, accesso e triggering. Queste funzioni automatizzate possono essere svolte tramite un computer. I lettori CD professionali (fig. 6.78), permettono una gestione del CD lineare e programmabile. Questi sistemi includono spesso un transport multiplo e di tipo jukebox, che permette di caricare letteralmente centinaia di CD in un sistema. Un controllo centralizzato e basato su un sistema può essere programmato per definire, accedere e riprodurre un numero qualunque di canzoni, di effetti sonori- addirittura su file CD-ROMin qualunque ordine e tempo. I sistemi di software per librerie di effetti sonori e di suoni rendono possibile collegare un PC ad un lettore CD in modo da realizzare banche dati estese per musica ed effetti sonori. Le applicazioni di un tale sistema variano dall'utilizzo, mediante triggering automatico, di effetti sonori per film e video ad altri utilizzi, come la programmazione delle trasmissioni in diretta.
7
Il MIDI e la tecnologia degli strumenti musicali elettronici
Nella produzione musicale odierna, i sistemi MIDI (fig. 7 .l) sono usati ugualmente sia dai musicisti professionisti sia da quelli dilettanti. Inoltre si fà affidamento sulla possibilità di questi sistemi di fornire una notevole espansione per quanto riguarda i compiti della produzione, compresi la produzione musicale, l'audio per il video e la postproduzione cinematografica, la produzione multimediale e di spettacoli. Questa buona disposizione dell'industria può essere attribuita in grande misura alla economicità e alla rapidità funzionale della produzione MIDI. Attualmente sono disponibili moltissimi strumenti e dispositivi MIDI altamente affidabili; una volta acquistati questi, non c'è più bisogno, o quasi, di altri musicisti per portare a compimento il progetto. Inoltre l' organizzazione multitraccia del MIDI permette ad un musicista di comporre, editare e arrangiare un brano in maniera molto flessibile, senza la necessità di registrare e sovraincidere questi suoni su un nastro multitraccia. Queste possibilità (base di partenza per una futura espansione) e l'aumentata capacità di controllo su un sistema di produzione integrato, hanno spronato la crescita di un'industria che a volte ha carattere personale. Per la prima volta nella storia della musica moderna è possibile per un singolo musicista realizzare una produzione completa, in maniera economica e con risparmio di tempo. Dato che il MIDI è un mezzo di esecuzione in tempo reale, è possibile ascoltare completamente ed editare una produzione in qualunque momento del suo sviluppo - il tutto con il comfort della propria abitazione o del proprio studio di produzione. In termini artistici, questo linguaggio digitale permette al musicista di esprimersi con un grado di espressività e di controllo che fino a pochi anni fa era impensabile su base individuale. Mediante l'utilizzo di questo linguaggio di performance digitale, un musicista può creare e sviluppare una canzone o una composizione all'interno di una struttura di produzione pratica, flessibile e affidabile. Oltre alla composizione e all'esecuzione di una canzone, il musi-
250
Fig. 7.1
CAPITOLO 7
Esempio classico di sistema MIDI, supportato da una struttura Quik Lok WS-500 Modular Workstation. (Fonte: Music lndustries Corporation)
cista può agire da conduttore tecnico, con un completo controllo su una grandissima varietà di suoni, del loro timbro (qualità tonale e del suono), e della loro armonizzazione (livello, assegnazione e altri controlli in tempo reale) durante la performance stessa.
7.1
Cosa è il MIDI?
Il MIDI (interfaccia digitale fra strumenti musicali) è un linguaggio di comunicazione digitale e di specifiche degli hardware, che permette la comunicazione fra molti strumenti elettronici, controller di performance, computer e altri dispositivi collegati, all'intemo di una rete (fig. 7 .2). Il MIDT è usato per tradurre, in messaggi equivalenti, azioni di performance (o correlate) con i controlli (per esempio suonare una tastiera, selezionare un numero di patch o variare una modulazione). Il linguaggio trasmette poi questi comandi ad altri dispositivi MIDI, nei quali può essere usato per controllare la loro generazione sonora o i parametri di controllo, in un'organizzazione di performance. In alternativa i dati MIDI possono essere registrati in un dispositivo MIDI (detto sequencer) usato per registrare, editare e riascoltare i dati MIDI di performance.
7.2
lnterconnessioni del sistema
Il MIDI permette di trasmettere, in una direzione e su una singola linea dati, 16 canali di performance, di controllo e i dati di tempo. Di conseguenza è possibile collegare fra loro più dispositivi all'interno di una rete attraverso una sola catena di dati adottata per comunicare i messaggi MIDI. Un cavo MIDI consiste di una coppia di fili conduttori avvolti e schermati, con una spina maschio DIN a 5 piedini a ciascuna estremità (fig. 7.3a). Le specifiche MIDI attualmente usano solo tre dei cinque piedini (fig. 7.3b), dato
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
251
computer/ sequencer multitraccia digitale modulare sintetizzatore/campionato re
Fig. 7.2
Il MIDI permette agli strumenti elettronici, agli effetti e agli altri dispositivi utilizzati di trasmettere dati di performance all'interno di un ambiente di produzione audio.
che i piedini 4 e 5 fungono da conduttori di dati MIDI, e il 2 è la massa. Attualmente i piedini l e 3 non vengono usati, ma sono riservati per eventuali sviluppi futuri del MIDI. I cavi pronti di lunghezza 60 cm, 1,8 m, 3m, 6 m e 15m sono disponibili presso tutti i negozi musicali; la lunghezza di 15 metri è la massima che sia specificata dal MIDI per ridurre gli effetti di degradazione del segnale e le interferenze esterne che tendono a verificarsi nel caso di cavi di notevole lunghezza.
7.2.1
Le porte MIDI in, out e thru
Svariati tipi di porte MIDI sono usati per collegare più dispositivi fra di loro in una rete. • MIDI in. Riceve i messaggi MIDI da una sorgente esterna, e trasmette questi dati di performance, di controllo e di tempo, al microprocessore interno del dispositivo. • MIDI aut. Trasmette i messaggi MIDI da un singolo dispositivo sorgente al microprocessore di un altro strumento o dispositivo MIDI. • MIDI thru. Fornisce una copia esatta dei dati in arrivo alla porta MIDI in, e trasmette questi dati ad una altro strumento o dispositivo MIDI che segue nella catena MIDI.
._fino a 15 metri __.
a)~/~
b) Fig. 7.3
Il cavo MIDI. a) Spaccato b) Diagramma.
~ • •
252
CAPITOLO?
Alcuni dispositivi MIDI non hanno la porta thru, ma comunque possono offrire una funzione basata su un software, che può scegliere fra una porta MIDI out e una MIDI eco. Come avviene per la porta MIDI thru, la funzione MIDI eco selezionabile è usata per fornire una copia esatta di qualunque informazione ricevuta alla porta MIDI in, e quindi invia questi dati alla porta MIDI out/echo.
7.2.2
Il collegamento in cascata (daisy chain)
La catena MIDI daisy è uno dei metodi più semplici e più usati per distribuire i dati all'interno di un sistema. È usata per distribuire una singola linea MIDI a ciascun dispositivo, all'interno di un sistema che trasmette dati al primo apparecchio della catena e poi passa una copia esatta di questi dati a ciascun dispositivo della catena stessa (fig. 7.4). I dati MIDI out sono mandati dal dispositivo sorgente (il controller, il sequencer e così via) al MIDI in del secondo dispositivo; connettendo la porta thru di questo al MIDI in di un terzo, quest'ultimo riceve una copia esatta dei dati originali alla sua porta di input. Questo processo continua attraverso un sistema MIDI in cascata, fino a che non si arriva all'ultimo dispositivo della catena.
7.3
I canali MIDI
Così come per ciascuno di noi è possibile individuare un'altra persona in mezzo alla folla e parlarle, i messaggi MIDI possono essere trasmessi, attraverso un comune cavo dati, a un dispositivo ben preciso oppure a una serie di dispositivi, programmati per poter rispondere a questi messaggi. Questa comunicazione si attua aggiungendo un nibble (quattro bit) nel byte che indica il numero di canale e di status, e che comanda tutti i dispositivi riceventi, per quel che riguarda il canale MIDI specifico sul quale i messaggi devono essere trasmessi. Dato che il nibble ha 4 bit, possono essere trasmessi fino a 16 canali attraverso un singolo cavo MIDI (fig. 7.5). Tutte le volte che un dispositivo MIDI viene programmato per corrispondere ad un canale MIDI ben preciso, esso ignora tutti i messaggi di performance trasmessi sugli altri canali. Supponiamo di avere una tastiera MIDI controller e due sintetizzatori collegati a essa in catena MIDI (fig. 7.6); supponiamo di avere programmato il primo sintetizzatore per ricevere i dati sul canale MIDI numero 4, e il secondo sintetizzatore sul canale numero 8. Se ordiniamo al controller di trasmettere sul canale 4, il primo sintetizzatore riceve i dati e comincia a suonare, menÌ>~~ gggo ~p
lnnmmil! i111 iIliil! illillll controllar
controllar
Fig. 7.4
:t!òOiJòct q
o o- o ·ooo o o O~ d a o o
sintetizzatore
sintetizzatore
batteria elettronica
batteria elettronica
Esempio di sistema MIDI che utilizza la catena daisy.
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
1234567891O 11 12 13 141516-
Fig. 7.5
253
batteria rock batteria taiko piano assolo di sintetizzatore chitarra MIDI archi (bassi) archi (alti) cori campionati percussioni campionate onde sintetizzate campanaccio fiati basso elettrico basso celeste ocarina
Un singolo cavo MIDI può trasmettere fino a 16 canali.
tre il secondo li ignora. Programmando il controller in modo che le ottave più basse vengano trasmesse sul canale 4 e quelle più alte sul canale 8 possiamo far eseguire a ciascun sintetizzatore la sua parte musicale.
7.4
I messaggi MIDI
I dati MIDI sono inviati digitalmente, attraverso un sistema di produzione, come una serie di messaggi MIDI trasmessi in maniera seriale su una sola linea, alla velocità di 31,25 kbaud. Questi messaggi sono organizzati in gruppi di parole di otto bit correlati fra loro (detti byte), usati per portare una serie di comandi da uno o da tutti i dispositivi MIDI all'interno del sistema. La tabella seguente mostra come un messaggio MIDI di NOTE ON a tre byte (che è usato per indicare l'inizio di una nota MIDI) possa essere usato per comunicare questi comandi in forma binaria.
Descrizione Dati binari Valori numerici
Status del byte
Data byte l
Data byte 2
Status/channel# (1001 0100) (Note on/ch#4)
Note# (0100 0000)
Attack velocity (01010 1001)
(64)
(89)
N.B. Il simbolo# indica valore/numero di .
Un messaggio di note an a 3 byte (1001 0100) (0100 0000) (0101 1001) trasmette comandi che sono letti nel modo seguente: "trasmettere un messaggio di note an sul canale M/DI numero 4, per la nota numero 64, con velocità dell'attacco (livello di volume di una nota) di 89".
controllore trasmette sul canale 8
Fig. 7.6
sintetizzatore A riceve sul canale 4
Sistema con assegnazione di canali MIDI.
sintetizzatore B riceve sul canale 8
254
Fig. 7.7
CAPITOLO?
L'MSB di un byte di status è sempre 1
L'MSB di un byte di dati è sempre O
1(1SSS SSSS)
1 (ODDD DDDD)
Il bit più significativo di un byte di dati MIDI è usato per determinare se un byte è uno status byte (l) oppure un data byte (0).
Nelle specifiche MIDI sono definiti solo due tipi di byte: lo status byte ed il data byte. Lo status byte è usato nei messaggi MIDI come identificatore, per dare istruzioni al dispositivo ricevente sulle particolari funzioni MIDI e i canali interessati. Il data byte è usato per codificare il valore numerico effettivo corrispondente al byte di status in arrivo. Anche se un byte è costituito di 8 bit, il bit più significativo (MSB, vale a dire il bit che si trova più a sinistra di tutti nella parola binaria), è usato unicamente per identificare il tipo di byte. L' MSB di un byte di status è sempre l, mentre l'MSB di un data byte è sempre O (fig. 7.7). I messaggi MIDI sono divisi in due tipi anche per quanto riguarda le specifiche MIDI: i messaggi di canale (cioè messaggi assegnati a uno specifico canale) e i messaggi di sistema (cioè i messaggi diretti a tutti i dispositivi del sistema, senza tenere conto dell'assegnazione dei canali). Questi due tipi di messaggi sono descritti nei paragrafi che seguono.
7.4.1
Messaggi di canale
Sono usati per trasmettere dati di performance in real-time attraverso un sistema MIDI collegato. I messaggi di canale sono generati tutte le volte che il controller di uno strumento MIDI viene suonato, selezionato o variato dall'utilizzatore. Esempi di questi cambiamenti di controllo possono essere: suonare una tastiera, premere i pulsanti di selezione dei programmi o muovere i dispositivi per variare l'intonazione o la modulazione (il cosiddetto pitch bender). Ciascun messaggio di canale contiene un numero di canale MIDI nella configurazione status byte, e perciò può essere inviato ad un dispositivo assegnato a quel numero di canale. Ci sono sette tipi di messaggi di Voice Channel: note on, note off, polyphonic key pressure, channel pressure, program change, contrai change e pitch bend change. • Note on. Indica l'inizio di una nota MIDI. Questo messaggio è generato tutte le volte che una nota è premuta sulla tastiera, su una batteria elettronica o su un altro strumento MIDI (premendo una nota, colpendo un pad della batteria e così via). Un messaggio di note on consiste di tre byte di istruzioni: numero di canale MIDI, valore di pitch MIDI e valore di velocità dell'attacco (messaggi che sono usati per trasmettere livelli di volume individuali (0+ 127) di ciascuna nota quando viene premuta). • Note off. Indica il rilascio (fine) di una nota MIDI. Ciascuna nota suonata attraverso un messaggio di note on viene tenuta fino all'arrivo di un corrispondente messaggio di note off. Un messaggio di note off non interrompe un suono; interrompe soltanto il suo invio. Se il suono che si sta utilizzando ha un decay finale, questo
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
•
•
•
•
•
255
comincia dal momento dell'arrivo del messaggio di note off. Polyphonic key pressure. Viene trasmesso dagli strumenti che possono rispondere ai cambiamenti di pressione applicati ai singoli tasti di una tastiera. Questo messaggio consiste di tre byte di informazioni: numero di canale MIDI, valore di pitch MIDI e valore di pressione. Channel pressure (o aftertouch). Viene trasmesso e ricevuto da strumenti che rispondono a una sola e globale pressione applicata ai tasti. In questo modo si può assegnare una pressione successiva al momento del primo tocco sui tasti, in modo da controllare effetti variabili, come il pitch bend, la modulazione ed il panning. Program change. Viene usato per cambiare i programmi in uso o i numeri di preselezione (preset) di un dispositivo o strumento MIDI. Usando questo formato di messaggi, si possono selezionare fino a 128 preset (un numero ben preciso sia per l'utilizzatore sia per il costruttore, che mette in azione uno specifico patch di generazione sonora o un setup di sistema). Un messaggio di program change consiste di due byte di informazioni: un numero di canale MIDI (1+16) e un numero ID di programma (0+127). Contro[ change. Viene usato per trasmettere informazioni correlate con i controlli in real time sui parametri di performance di uno strumento MIDI (per esempio la modulazione, il volume principale, il bilanciamento e il panning). Attraverso un messaggio di control change possono essere trasmessi tre tipi di controlli real time: controllers continui (fig. 7.8), che comunicano un insieme continuo di assetti di controllo, di solito con un valore che va da O a 127; pulsanti (che funzionano nei due stati ON e OFF, senza posizioni intermedie) e controllers di dati (che immettono i dati sia mediante tastiere alfanumeriche sia tramite pulsanti di ingresso, con posizioni premuto/non premuto). Un elenco completo dei parametri di contro} change e dei loro valori associati si trova nella fig. 7.9. Pitch bend. Viene trasmesso da uno strumento tutte le volte che il suo dispositivo per la variazione dell' intonazione viene mosso, sia in direzione negativa (abbassa l'intonazione) sia in direzione positiva (alza l'intonazione), rispetto alla sua posizione centrale (nessuna variazione dell'intonazione).
7.4.2
Messaggi di sistema
Come dice il nome stesso, i messaggi di sistema sono trasmessi globalmente dal sistema a qualunque dispositivo MIDI nella catena MIDI. Ciò è possibile perché i numeri dei canali MIDI non sono inseriti nella struttura a byte dei messaggi di sistema. Di conse-
faderche variano i dati wheels che variano i dati
Fig. 7.8
~
~
valore valore minimo= O intermedio
' =64
valore massimo = 127
Escursioni per i valori dei dati controllati in modo continuo.
256
CAPITOL07
14-BIT CONTROLLER MOST SIGNIFI.CANT BIT
Controller
Number
Hex
Decimai
OOH
o
OIH
Dtst.~njltùm
02H
2
Breath Cormollr•r
03H
3
Undefìned
4
OSH
Foot Comroller Portamento Ti me
06H
6
Dara Enrry MSB Maio Volume
07H
7
08H
8
Balane< Commller
09H
9
Unddìned Comroil~r
OAH
10
Pan
OBH
lt
Expre.ssion Controller
12
OCH
Controlla
tlumb~,.
Htx
Drcimaf
Undcfincd
4FH
79
Unddìncd
50 H
80
Generai PlUposc Controller #5
SlH
81
Genera! Purpo>t Conuoller #6
52H
82
Gcncf
53 H
83
Generai Purpose Contro!kr 118
54 H
1H
Undcfìne4
SAH
')0
Unddìncd
5 1~ H
'!!
Exrernal Effecu Deprh
5CH
92
Tremolo Dcpth
5DH
93
Chorus Deprh
5EH
9·~
Celeste (Oerune) Depth
5FH
95
Phaser Depth
PARAMETER VALUE
OFH
15
Unddìne4
!OH
16
Genera! Purpo.se ComroHer #l
Cormol!a
li H
17
Geneml l'urpose Comrollcr ~2
Hex
i\lumbrr {)eàmai
12H
18
Generai Purpr"e Controllcr # 3
(,(JH
96
13H
19
Generai Purpose Cunuoller #4
6!H
97
14H
20
Unddìned
31
Nrtmbrr Decimai
Dncn'"ption -----~
20H
32
LSB Valuc for Conrroller O
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Fig. 7.9
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l\lrmtber Decima!
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Elenco dei valori dei numeri ID, che precisa sia il formato utilizzato sia le assegnazioni tradizionali dei controlli.
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IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
257
guenza qualunque dispositivo risponderà a questi messaggi, e non ha nessuna importanza a quale canale/i venga assegnato il dispositivo stesso. I messaggi di sistema Common sono usati per trasmettere alcune delle funzioni che si trovano nell'elenco che segue. • MIDI time code (codice di temporizzazione MIDI). Costituisce un mezzo economico e facilmente implementabile per tradurre il codice SMPTE in un codice equivalente, che sia conforme alle specifiche MIDI 1.0. Il messaggio di MIDI time code permette di distribuire i comandi e i codici di tempo attraverso la catena MIDI. I messaggi MTC a quarto di frame sono trasmessi e riconosciuti dai dispositivi MIDI in grado di comprendere ed eseguire i comandi MTC. • Song position pointer (indicatore di posizione di una song). Permette di sincronizzare un sequencer o una batteria elettronica con una sorgente esterna (per esempio un registratore a nastro), da un qualunque punto di una canzone. Il messaggio Song Position Pointer è usato per correlare un punto di collocazione in una sequenza MIDI (in misure) a una collocazione adeguata in un dispositivo esterno (come ad esempio una batteria elettronica o un registratore a nastro). Questo messaggio fornisce un riferimento di tempo che raddoppia ogni sei messaggi di dock MIDI, rispetto all'inizio di una song. • Song Select Message. È usato per richiamare una song dalla memoria interna di un sequencer, o di una batteria elettronica (così come è identificata dal suo numero ID di song). Dopo essere stata selezionata, la song risponde ai messaggi di MIDI Start, Stop e Continue. • Tune Request. È usato per comandare ad un dispositivo MIDI di iniziare la sua ordinaria procedura di accordatura. • End of Exclusive (EOX) Message. Indica la fine di un sistema di messaggi escluSIVI.
7.4.2.1 Messaggi di Sistema Esclusivo I messaggi di Sistema Esclusivo permettono ai costruttori di MIDI, ai programmatori e ai progettisti, di far trasmettere messaggi MIDI standard fra dispositivi MIDI. Questi messaggi danno ai costruttori, ai programmatori e ai progettisti la libertà di comunicare o, come loro dicono, adattare, qualunque dato di qualunque lunghezza di uno specifico dispositivo. Di solito i dati di sistema esclusivo sono usati per la trasmissione e ricezione in blocco di dati di suoni (i bit e i byte interni che comandano allo strumento musicale come riprendere i suoi suoni interni), per strutturare i parametri degli strumenti e per il trasferimento a blocchi di dati relativi a campioni (procedimento che permette ai dati campionati di essere trasmessi digitalmente tramite il protocollo MIDI). A differenza dei messaggi MIDI standard, che trasmettono informazioni sulle note, i canali, il volume e i controller a uno qualunque o a tutti i dispositivi nella catena MIDI, i messaggi di Sistema Esclusivo contengono un solo numero identificativo che, nella maggioranza dei casi, è usato per scegliere e comunicare con un solo dispositivo nella catena MIDI. Molto semplicemente, se un dispositivo riceve un messaggio di sistema esclusivo che non è codificato tramite un numero ID di identificazione compatibile con quelli del suo costruttore, il messaggio che segue viene ignorato. Se invece il tipo di dispositivo è compatibile (oppure il costruttore è lo stesso) il dispositivo ricevente comincia ad accettare una sequenza indefinita di messaggi di sistema esclusivo, fino a quando riceve un byte EOX (end-of-exclusive) (fig. 7.10). Oltre a trasmettere file fra dispositivi e sequen-
258
CAPITOLO?
byte di status byte di ID wa\!,\-(1111 0000) (ODDD DDDD)~
l
Fig. 7.10
•
qualunque numero di data bytes - - - - - - . di sistema esclusivo
Dati di Sistema Esclusivo (formato con un byte ID).
cer, i controller di Sistema Esclusivo o i suoni possono essere trasmessi via MIDI in tempo reale. Un modo per fare questa operazione è quello di usare un programma per l'editing dei patch, per trasmettere dati e struttura continui relativi ai patch stessi, variando i parametri direttamente dallo schermo di un computer. Si può usare anche un hardware controller per regolare il volume, l'assegnazione e altre disposizioni, muovendo fisicamente i cursori relativi ai dati. Entrambi questi tipi di controllers facilitano il lavoro di sperimentazione delle possibili variazioni di valori di parametri, o di cambiamenti nel mixaggio, evitando alcuni inconvenienti dei controller tipici degli strumenti, come ad esempio i cursori e i display a cristalli liquidi.
7.5
Gli strumenti musicali elettronici
Sin dalla loro nascita all'inizio degli anni ottanta, gli strumenti elettronici MIDI sono diventati una parte fondamentale per la composizione e la produzione di musica ad alto contenuto tecnologico. Questi dispositivi, assieme al mercato della registrazione multitraccia non professionale, hanno cambiato il volto della produzione musicale, facendo in modo che i musicisti potessero accedere sia a produzioni professionali sia a produzioni semiprofessionali meno costose. Ne è conseguita la nascita di un nuovo aspetto dell'industria, lo studio musicale personale di progetto. Anche se gli strumenti musicali e i dispositivi a essi correlati variano per forma e funzioni, ciascuno di essi include nel suo diagramma a blocchi (fig. 7.11) tutti (o quasi) i componenti standard, elencati qui di seguito. • CPU: centrai processing unity (processare centrale). È un chip di elaborazione dedicato o un computer espressamente progettato per poter manipolare i messaggi, o i comandi, di performance musicale, e quelli relativi ai controlli che debbano essere processati in tempo reale. • Contro/ panel (pannello di controllo). È costituito dal display e dai controlli per l'immissione di dati che permettono di selezionare, o di cambiare a seconda dei gusti dell'utilizzatore, i patch dei suoni o le funzioni di output. • Performance controllers. Sono i dispositivi come le tastiere, le batterie elettroniche e i controllers degli strumenti a fiato, che servono per generare dati di esecuzione in tempo reale, e per trasmettere questi dati direttamente al generatore sonoro dello strumento (attraverso il computer) o ad altri strumenti, all'interno di un sistema via MIDI. • Voice circuitry (circuiteria vocale). È un sistema che può sia generare dei suoni sia riprodurre campioni digitali, e successivamente assegnare questi suoni alle uscite dello strumento.
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
r +
-~----,1
259
circuito della voce
a-~ controllar
L
MIDII/0
pannello di controllo
f 'f
Fig. 7.11
jBg-go:gb~g~~~ml
Componenti standard presenti nella maggior parte degli strumenti elettronici.
• Memory. È usata per immagazzinare i dati relativi ai suoni e alla configurazione di setup (per esempio le informazioni sui patch, o i dati di configurazione di struttura e i dati sulle forma d'onda digitali). Questo immagazzinamento dati può trovarsi in un sistema sia come ROM (cioè memoria che si trova su un chip installato dal costruttore, una cartridge e/o un CD ROM, che possono solamente essere letti), sia come RAM, cioè memoria ad accesso casuale (che può essere riscritta o ripresa da un chip di memoria, da una cartridge, un hard-disk o un disco ottico). • Auxiliary controllers. Sono dispositivi esterni di controllo usati assieme a uno strumento o un controller principale, e possono essere, per esempio, il pedale di sustain, il pedale di controllo a distanza dei pulsanti, il pitch bender e i dispositivi per la modulazione. • MIDI ports. Permette la trasmissione o la ricezione di dati MIDI. I paragrafi che seguono forniscono una breve descrizione, e alcuni esempi, dei più comuni strumenti elettronici basati sul MIDI. Le categorie di strumenti includono: le tastiere, le percussioni, le chitarre e i fiati, così come i relativi dispositivi di controllo.
7.5.1
Le tastiere
Sono i più comuni strumenti MIDI. In parte ciò è dovuto al fatto che sono stati i primi dispositivi a essere sviluppati, e il MIDI fu inizialmente inteso per registrare e controllare i loro parametri interni di performance. Le tastiere MIDI possiedono un microprocessore interno, un pannello di controllo, una memoria e un certo numero di controller ausiliari. Questi strumenti possono includere nella loro struttura anche una vera e propria tastiera (se ciò non si verifica l'attrezzatura è nota come modulo), così come molte tastiere possono essere sovrabbondanti e molto ingombranti. I due tipi fondamentali di tastiere sono il sintetizzatore e il campionatore digitale. Essi hanno moltissimi suoni (detti voci), che possono essere prodotti contemporaneamente da una circuiteria di generazione interna. Per esempio alcuni strumenti possono generare una sola nota per volta (monofonici), mentre altri possono generare più note contemporaneamente e sono detti polifonici. Gli strumenti polifonici permettono all'artista di eseguire accordi e/o più di una linea musicale su un solo strumento. Inoltre uno strumento può essere multitimbrico, cioè in grado di generare più di un patch allo stesso tempo. Il termine patch si riferisce alla configurazione di sistema necessaria per produrre un suono, o una serie di suoni, che abbiano particolari caratteristiche. La parola patch in se stessa è un diretto riferimento alla necessità, nei primi modelli, di collegare i diversi moduli di generazione e di
260
Fig. 7.12
CAPITOLO?
Master keyboard Alesis Quadrasynth, a 64 voci e 76 tasti. (Fonte: Alesis Corp.)
processazione di suoni sui sintetizzatori analogici, tramite cavi brevi (detti appunto patch chords). 7.5.1.1 Il sintetizzatore Un synth (sintetizzatore), mostrato nelle figure 7.12 e 7.13, è uno strumento musicale elettronico che usa molteplici generatori sonori per creare forme d'onda complesse. Quando vengono combinate, queste forme d'onda sintetizzano un'unica caratteristica sonora. Ciascun generatore di toni può essere controllato per quanto riguarda la frequenza, l'ampiezza, il timbro (cioè le caratteristiche sonore), e l'inviluppo. I moderni synth forniscono un controllo digitale su questi parametri analogici o, più comunemente, generano queste forme d'onda direttamente nel dominio digitale. Molti fra i sintetizzatori attualmente sul mercato usano diversi processi per generare forme d'onda complesse. Anche se i sintetizzatori analogici sono ricercati per i loro semplici e agevoli controlli, e per le loro sonorità retrò, la grande maggioranza dei sistemi più recenti usa complessi algoritmi digitali (vale a dire tabelle di programmi), per manipolare campioni di forme d'onda pre-registrate, prendendole da una ROM, al fine di creare sia suoni realistici sia suoni completamente nuovi.
Fig. 7.13
Sintetizzatore espandibile Roland JV-90. (Fonte: Roland Corporation U.S.)
IL MIDl E LA T ECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
Fig. 7.14
261
Chitarra synth Korg Z3 con sistema di controllo ZD3 (un pickup esafonico che traduce le note di ogni singola corda in messaggi MIDI). (Fonte: Korg USA, lnc.)
7.5.1.2 Le chitarre synth Lo sviluppo nella tecnologia dei pickup e dei microprocessori ha reso possibile tradurre accuratamente in dati MIDI le note e le sottili modulazioni generate dalle corde di una chitarra. Con questa innovazione, molte delle possibilità che il MIDI offre (compresa la sintesi, il campionamento, le percussioni, gli effetti digitali controllati e il sequencer), sono ora a disposizione dei chitarristi elettrici (fig. 7 .14). I chitarristi spesso lavorano deformando al di là delle funzioni normali il lessico caratteristico del loro strumento, usando distorsione, phasing, eco, feedback e così via. Ora, con l'utilizzo del MIDI, una performance di chitarra può offrire suoni di chitarra tradizionali accoppiati con i vantaggi della sintesi e della tecnologia dell' effettistica MIDI.
7.5.1.3 I campionatori Un campionatore (fig. 7.15 e 7.16) è un dispositivo che converte i segnali audio in formato digitale, immagazzina questi dati digitali nella sua memoria RAM interna, e li riproduce (spesso polifonicamente), in una struttura di produzione audio. La maggior parte dei campionatori possiede notevoli funzioni di editing e di processazione del suono, permettendo di modificare un campione e salvarlo tramite computer, per averlo in archivio. I campionatori usano anche molti degli stadi di amplificazione, degli oscillatori e dei filtri che si trovano nei sintetizzatori digitali ed analogici. Tramite questi filtri l'utilizzatore modifica la forma d'onda complessiva e l'inviluppo di un campione. I campionatori a tastiera usano dei controller di performance a tastiera, per triggerare e riprodurre chiaramente l'audio campionato, mediante diversi modificatori di controllo standard (come ad esempio la velocity, l'aftertouch e la modulazione), così come la mappatura e la disposizione dei suoni su una tastiera. Dopo che un certo numero di campioni è stato
262
Fig. 7.15
CAPITOLO?
Modulo campionatore/sintetizzatore Ensoniq ASR-10, con tastiera. (Fonte: Ensoniq)
registrato o richiamato dalla memoria su disco, ciascun campione all' interno di un sistema a più suoni (multiple voice) può essere suddiviso lungo l'estensione di una tastiera. In questo modo i suoni individuali possono essere assegnati a tasti ben precisi o a parti della tastiera. L'assegnazione di un campione su una parte della tastiera permettere di suonare, in maniera musicalmente corretta, uno o più campioni a diverse frequenze di campionamento, in modo che siano rispettati i corretti intervalli musicali della tonalità che si usa. I più recenti campionatori spesso offrono anche il campionamento stereo, le uscite multiple (permettendo di usare singoli canali di output per mixaggi aggiuntivi e per le funzioni di elaborazione del segnale, oppure per registrare campioni individuali su un registratore multitraccia), e drive per CD ROM (fornendo così la possibilità di un facile accesso a migliaia di campioni). Oltre all'immagazzinamento di dati su un floppy, su hard-disk, o su CD ROM, i campioni possono essere trasmessi, attraverso linee MIDI standard, a un altro campionatore oppure a un editor per campioni su computer, tramite l'operazione di dump (il trasferimento standard MIDI di campioni a blocchi) o per mezzo di una porta SCSI ad alta velocità.
Fig. 7.16
Campionatore digitale professionale ESI-32. (Fonte: E-mu Systems, lnc.)
IL M IDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
7 .5.2
263
Le percussioni
Una delle prime applicazioni della tecnologia di campionamento fu la triggerazione di suoni pre-registrati di batteria o di percussioni. Ciò rende possibile per i musicisti elettronici, in particolare per i tastieristi, l'aggiunta di campioni di suoni reali di batteria alle loro composizioni, senza il dispendioso utilizzo di altri musicisti (batteristi o percussionisti). Da questa applicazione iniziale è derivata una importante tecnologia di campionamento e di sintesi, che permette agli artisti di creare e di riprodurre dei ritmi di batteria e di percussioni direttamente da un sintetizzatore, da una batteria elettronica o da un campionatore. Con il campionatore, un artista può creare i propri suoni di batteria e di percussioni campionate, che possono andare dai più tradizionali a quelli più fantasiosi. In altre parole il MIDI ha messo le percussioni campionate nelle mani di quasi tutti i musicisti elettronici - a partire da quelli con un talento ritmico di base fino ad arri vare ai programmatori e percussionisti professionisti, che possono usare le proprie abilità per costruire ritmi di batteria davvero complessi.
7.5.2.1 La batteria elettronica La batteria elettronica (fig. 7 .17) è un dispositivo basato su campioni, espressamente progettato per creare e riprodurre suoni di batteria di alta qualità dalla sua memoria ROM interna, programmata dalla casa costruttrice. Questi suoni sono stati attentamente registrati e editati, e possono essere richiamati individualmente da una serie di pad sensibili alla velocità, posizionati sul pannello superiore della macchina, oppure triggerati da un controller esterno (per esempio una tastiera, il controller dei pad della batteria, oppure un kit di performance triggerato, come nella fig. 7 .18). Dopo essere stati selezionati, questi suoni di batteria possono essere editati usando parametri di controllo come l'accordatura, il livello, l'assegnazione alle uscite e il posi-
Fig. 7.17
Batteria elettronicaAlesis SR-16. (Fonte: Alesis Corp.)
264
CAPITOLO?
zionamento con il pan. Inoltre, la maggioranza delle batterie elettroniche fornisce uscite multiple, che permettono di assegnare a specifici output i suoni singoli o gruppi di suoni. Questa funzione offre la possibilità di editare singolarmente i suoni su una consolle o di registrarli su tracce separate di un multitraccia. I suoni selezionati possono essere arrangiati in gruppi ritmici, detti drum patterns. Questi pattern sono battute ripetute basate su figure ritmiche preesistenti, programmate dall'utilizzatore o prese da una libreria che comprende molti fra gli stili più popolari, come ad esempio il rock, il country e il jazz. Molte batterie elettroniche hanno una funzione di concatenamento che permette di collegare assieme i patterns in una canzone continua. Dopo che una canzone è stata costruita, può essere eseguita usando il clock MIDI interno, oppure può essere comandata in sincronizzazione da un altro dispositivo, usando un clock MIDI esterno. Nella maggioranza dei casi, comunque, le voci singole di una batteria elettronica sono triggerate da un sequencer MIDI (il che permette al musicista di trarre pieno vantaggio dalle possibilità di performance e di editing in real time del sequencer).
7.6
Il sequencer
È uno dei dispositivi più importanti nella produzione MIDI. Un sequencer (fig. 7 .19) è un dispositivo digitale o un computer, utilizzato per registrare, editare o riprodurre in maniera sequenziale dati di performance in uscita, correlati al MIDI. I canali e i messag-
Fig. 7.18
Roland TD-5K Compact Drum System. (Fonte: Roland Corporation US)
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETIRONICI
265
gi MIDI registrati rappresentano di solito eventi in real time o in non real time, per esempio i messaggi di note on/off, velocità, modulazione, aftertouch e di controllo continuo. Dopo che una performance è stata registrata nella memoria interna di un sequencer o di un computer, i dati possono essere editati e salvati su floppy o su hard-disk. Quando la sequenza è riprodotta, il dispositivo trasmette questi messaggi MIDI agli altri dispositivi MIDI collegati all'interno del sistema, per ricreare la performance stessa. A differenza della performance dal vivo, in cui i suoni degli strumenti sono prodotti sotto il controllo di un musicista reale, un sequencer comunica i dati di performance in real time ai vari strumenti elettronici, i quali a turno riproducono i suoni richiesti. Molti sequencer sono stati progettati con criteri simili a quelli dei registratori multitraccia, visto che i dati MIDI possono essere registrati su tracce separate che contengono materiale di performance isolato, seppur correlato, ma in perfetta sincronia. Ciascuna di queste tracce può essere assegnata a qualunque canale MIDI, e può contenere un numero qualunque di messaggi di performance e di controllo (nei limiti della memoria del dispositivo ).Quando vengono riascoltati, gli strumenti e i dispositivi del sistema che sono assegnati a un canale MIDI specifico, da O a 16, rispondono solo alla traccia (o alle tracce) che trasmettono su quel particolare canale. Il numero delle tracce individuali a disposizione varia da un costruttore e da un modello all'altro, e può andare da 8 a 500. Quasi tutti i sistemi sono in grado di trasmettere e ricevere dati su tutti i 16 canali MIDI, anche se la maggior parte dei sequencer professionali possono comunicare dati su due o più linee di dati MIDI indipendenti, il che permette loro di assegnare 32 o più canali MIDI separati. Un'altra caratteristica importante dei sequencer è la possibilità di editare i dati MIDI nel dominio digitale. Le tecniche standard di taglia e incolla sono di solito disponibili, e permettono di togliere segmenti di dati in sequenza, copiarli o reinserirli in qualunque punto della traccia, o di altre tracce. Si possono anche inserire o variare algoritmi complessi, usati per mettere in atto funzioni come la velocity change, la modulazione ed il pitch bend, la trasposizione e lo humanizing (contollo casuale dei dati di performance, in modo da approssimare gli errori di tempo umani che di solito si presentano nelle esecuzioni dal vivo), così come i controlli sui programmi o i messaggi di controllo continuo.
7.6.1
Sequencer basati su hardware proprio
Sono dispositivi singoli (fig. 7.20) progettati con l'unico scopo di registrare, editare e riprodurre sequenze MIDI. Hanno un sistema operativo dedicato, un microprocessore e una memoria integrata con i controlli progettati per le funzioni di riproduzione di una
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pannello di controllo dischetto per memorizzare i dati
Fig. 7.19
Diagramma elementare di funzionamento di un sequencer.
266
Fig. 7.20
CAPITOLO?
Sequencer MIDI Roland MC-50 MK II. (Fonte: Roland Corp.)
specifica sequenza. Il numero delle tracce disponibili su questi sequencer è molto variabile, così come il modo in cui vi si può accedere o la disposizione con cui sono mostrate nel display. Di solito i sequencer basati su hardware proprio simulano le funzioni basilari del transport del nastro (registrazione, play, start/stop, pausa e così via), oltre ad avere i comandi di ritorno veloce e di posizionamento, per andare velocemente a una qualunque misura della canzone. Questi comandi di posizionamento sono spesso usati assieme a quelli di punch in/out, per la sovraincisione di tracce in vari punti. Inoltre si trovano di solito funzioni di editing, come l'editing in real time e quello in step (immissione dei dati nel sequencer una nota per volta), l'editing delle note, della velocità, del program change, della copia e delle possibilità di mescolamento delle tracce, e di variazioni di tempo. Le informazioni di programmazione, di editing e quelle relative alle tracce, di solito sono disposte su un display a cristalli liquidi (LCD), che ha dimensioni limitate e poca risoluzione, e non fornisce moltissime informazioni su una traccia o su un parametro contemporaneamente.
7.6.2
Le tastiere workstation
Con il termine workstation si indicano tutti i più recenti sintetizzatori e campionatori con sequencer interno (fig. 7.22).Questi sequencer possono registrare dati di performance senza il bisogno di periferiche esterne, e possono avere soltanto una semplice selezione delle tracce e controlli di transport; talvolta offrono un insieme completo di funzioni di editing e di elaborazione. Spesso si trova un drive interno che permette di salvare le sequenze e la configurazione dei suoni, per uso di archivio. Uno dei vantaggi principali
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
Fig. 7.21
267
Workstation Korg 01/Wfd. (Fonte: Korg USA, lnc.)
di queste workstation è quello di essere portatili e facili da usare, eliminando il problema di dover portare con sé un computer e altri accessori MIDI, quando si vuole riprendere una sequenza in studio, operare un trasferimento o, in blocco di dati, oppure suonare una sequenza dal vivo.
7 .6.3
I sequencer su computer
I sequencer sono disponibili anche sotto forma di software, e usano i personal computer per mettere in atto le funzioni di elaborazione (tramite il processare centrale), di memorizzazione e di gestione degli ingressi e delle uscite (IlO) (fig. 7.22 e 7 .23). Questi sistemi sono spesso potenti e versatili, per quel che riguarda la velocità, la possibilità di DSP, la gestione della memoria e la capacità di attuare diversi compiti sotto controllo di un software. Come ci si potrebbe aspettare, i software di sequencer sono disponibili per quasi tutti i modelli di computer IBM compatibili, Macintosh, Atari e Commodore. Quasi tutti questi computer necessitano di una interfaccia MIDI esterna, usata per ricevere e trasmettere dati MIDI (ad eccezione degli Atari e dei Commodore che hanno una interfaccia interna). I sequencer su computer presentano diversi vantaggi rispetto a quelli su hardware proprio. Uno dei vantaggi maggiori è la agevole visibilità e la possibilità di accesso a funzioni di editing, sia basilari che avanzate, il che deriva dalle possibilità grafiche dei computer stessi. Usando metodi standard di taglia e incolla, diventa molto facile muovere parti di musica da una traccia a un'altra, prendere passaggi musicali da una canzone e salvarli in un'altra memoria per un utilizzo posteriore, o ancora poter copiare un passaggio di una traccia. Inoltre la presenza di un grande schermo e di modelli di interfaccia grafica interni rendono più semplice l'attuazione di funzioni complesse. L'editing di pattem grafici permette ali' utilizzatore di variare facilmente e rapidamente l'intonazione, il punto di partenza e il tempo di durata delle note che appaiono sullo schermo (in stile piano roll) , spesso mediante un semplice movimento del mouse (fig. 7.24). Dato che i sequencer su computer si servono delle capacità organizzative della memoria del PC, i file di sequenze possono essere facilmente memorizzati sia su floppy sia su hard-disk, mentre la quantità di informazioni memorizzabili è limitata solo dal valore della RAM interna (che spesso può essere espansa dall'utilizzatore stesso).
268
Fig. 7.22
CAPITOLO 7
Software di sequencer MIDI Performer S.O. (Fonte: Mark of the Unicorn, lnc.)
7.7
L'interfaccia MIDI
Anche se sia il protocollo MIDI sia il PC comunicano mediante dati digitali, si deve usare un'interfaccia MIDI, che è un dispositivo hardware digitale (fig. 7.25 e 7.26), per trasformare i messaggi seriali MIDI in una struttura dati che possa essere compresa e tra-
Fig. 7.23
Software di sequencer Master Tracks Pro 4 MIDI. (Fonte: Passport Designs, lnc.)
269
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
Fig. 7.24
Possibilità di editing di tipo piano roll, nel sequencer MIDI OSC's METRO. (Fonte: OSC)
smessa al sistema operativo interno del computer stesso. Attualmente sono disponibili moltissimi modelli diversi di interfacce, quasi per qualunque tipo di computer; possono variare in design, da un semplice sistema passivo che, essenzialmente, fornisce solo porte MIDI esterne e si affida al computer per attuare la conversione e lo scambio di dati, fino ai sistemi intelligenti, che incorporano processori interni per eseguire calcoli semplici e funzioni, che altrimenti sarebbero lasciate al processare interno del computer. Con l'avvento delle tecnologie multimediali, le interfacce MIDI sono state messe a disposizione di tutti, dato che sono installate all'interno di quasi tutti i modelli di card hardware multimediali e di sintetizzatori General-MIDI dell'ultima generazione. I sistemi di interfacciamento MIDI ad alto livello possono sincronizzare un registratore multitraccia, e/o un videoregistratore, al sequencer che si sta usando. Questo interfacciamento dati/nastro può essere attuato usando le funzioni di sync, che sono in relazione sia con l'inizio di una sequenza (per esempio il Frequency Shift Keying, FSK), sia con i pointer della canzone, che troveremo nei prossimi paragrafi; oppure possono essere basati su time code (come l'SMPTE e il MIDI time code). Un sistema attinente il mantenimento del sync opera senza perdere di vista la propria posizione relativamente all'inizio di una canzone. Il più semplice di questi sistemi è noto come Frequency Shift Keying (FSK), in cui una frequenza modulata è registrata su una traccia audio apposita, sia prima che durante una registrazione. Quando il nastro è riascoltato, questo codice registrato viene usato per guidare il clock MIDI, mantenendo quindi la sequenza in sincronizzazione con la traccia. Usando questo sistema, il nastro e la traccia devono essere riportati all'inizio della canzone in modo da poter operare. Quando il nastro inizia, l'interfaccia trasmette un comando MIDI di start e comincia a trasmettere il codice di sync. Se si inizia il nastro o la canzone in un qualunque altro punto, si perde questo codice di sync. Un altro metodo, detto Song Position Pointer, può essere usato per fissare un punto in una canzo-
270
Fig. 7.25
CAPITOLO 7
lnterfaccia MIO a 240 canali Opcode Studio-5 per computer Macintosh. (Fonte: Opcode Systems, lnc.)
ne calcolando il numero di battute che sono trascorse dall'inizio della canzone stessa. Con questo sistema un nastro può essere usato partendo da qualunque punto della canzone, per variare il tempo e le misure; comunque, si perde molto tempo per immettere dati complessi di temporizzazione in un sincronizzatore adatto. La risposta ai problemi che si possono incontrare nelle operazioni di sync può essere trovata nell'uso di un codice di tempo assoluto, detto time code. Il time code è diventato un termine di uso comune in tutti i tipi di produzione. Data l'importanza e la vastità dell'argomento, una spiegazione dettagliata del time code si trova nel cap. 8.
7.8
Altri software
Oltre ai sequencer progettati per poter offrire ali' utilizzatore tutte le funzioni necessarie per affrontare i suoi compiti produttivi quotidiani, esistono altri pacchetti di software che offrono specifiche funzioni.
Fig. 7.26
Interfaccia MIDI, con SMPTE disponibile, Music Quest MQX-32M, per computer IBM-compatibili. (Fonte: Music Quest, lnc.)
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUS ICALI ELETTRONICI
Fig. 7.27
271
Editor per parti di batteria Power Chords Pro's. (Fonte: Howling Dog Systems)
Alcuni di questi pacchetti includono: editor per i pattern di batteria, programmi di composizione algoritmica, editor di suoni e programmi di stampa musicale.
7.8.1
Editor dei pattern di batteria elettronica
Sono progettati specificamente per programmare dei pattern di batteria, usando un sistema lineare su video (fig. 7.27). Questi programmi, controllati tramite mouse, dispongono sullo schermo del computer una griglia che organizza i diversi suoni di batteria sull'asse verticale, mentre il tempo è rappresentato sull'asse orizzontale. Si possono selezionare i diversi suoni di batteria in un qualunque istante di tempo, all'interno di una misura, per costruire il pattern individuale. Dopo aver creato uno o più pattern, questi possono essere collegati assieme per formare una song. Se si vuole cambiare l'ordine dei pattern, si deve semplicemente variare la loro sequenza in modo che si adatti alla canzone nella maniera migliore. Questi editor di solito offrono molte funzioni, come la possibilità di cambiare i suoni di batteria (variando le note MIDI assegnate), di variare la velocità delle note e dei pattern, e di salvare delle sequenze in forma di MIDI file per poterle trasferire su un sequencer esterno.
7.8.2
Programmi di composizione algoritmica
Sono basati su sequencer interattivi con hardware proprio, che sono direttamente interfacciati con i controller MIDI e con i MIDI file standard, in modo da generare internamente dati MIDI di performance, con un certo numero di parametri programmati dall' utilizzatore (fig. 7 .28). I dati risultanti possono essere usati per aggiungere nuove idee a
l' 272
Fig. 7.28
CAPITOLO 7
Programma di composizione, basato su algoritmi, SuperJAM. (Fonte: Blue Ribbon SoundWorks, Ltd.)
una song, o per avere un accompagnamento automatico, oppure per esercizi di improvvisazione, performance speciali o anche solo per divertimento. I parametri di programmazione possono essere immessi dall'utilizzatore per controllare la performance, adattandosi alla tonalità usata, alle note che devono essere generate, all'ordine di base, agli accordi, al tempo e così via. Questi parametri possono essere variati in tempo reale tramite la tastiera del computer, mediante movimenti del mouse o tramite dati MIDI in arriVO.
7.8.3
I patch editor
Un modo molto usato per avere ulteriori posibilità di controllo sui parametri di uno specifico strumento oppure su un certo numero di dispositivi MIDI, è l'uso dei patch editor, cioè di quei software che possono controllare uno strumento o un dispositivo MIDI, variando i suoi parametri di tonalità o di sistema tramite un PC. La comunicazione diretta fra il computer e il microprocessore del dispositivo è attuata mediante la trasmissione e la ricezione di messaggi di sistema esclusivo.
7.8.4
I programmi di stampa musicale
Questi programmi (fig. 7 .29) permettono al musicista di immettere dati in una parti tura computerizzata, usando svariati metodi di input. Di solito i programmi di stampa musicale e di notazione convertono la performance del musicista in note sullo schermo del PC, o su una stampante. Questi programmi forniscono all'utilizzatore un metodo lineare per immettere una notazione musicale in una partitura, sia manualmente sia automatica-
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
Fig. 7.29
273
Programma di composizione e stampa musicale Encore. (Fonte: Passport Designs, lnc.)
mente (via MIDI). I programmi di notazione variano moltissimo in quanto a possibilità offerte, rapidità delle operazioni, e varietà di funzioni disponibili. Per esempio, queste ultime possono comprendere il numero di pentagrammi che si possono usare in una sola partitura, la selezione dei simboli musicali disponibili, e la capacità di inserire ed editare un testo all'interno di una composizione. Dopo che la partitura è stata editata nella sua forma finale, se ne può fare una copia su carta.
7.9
Il mixaggio di un insieme MIDI
Nel corso degli anni la musica elettronica ha avuto un notevole impatto sulle necessità dei sistemi e sull'approccio operazionale verso gli hardware di mixaggio. Anche se lo schema tradizionale della consolle non è variato in maniera significativa durante gli anni, la produzione di musica elettronica ha posto nuove richieste a queste attrezzature. L'aumento che si è registrato nella domanda di sistemi è in gran parte dovuto al fatto che un notevole numero di input fisici, di output e di effetti sono normalmente usati in una produzione MIDI o in uno studio di progetto. Per esempio, una batteria elettronica con sei uscite e un campionatore con otto uscite possono occupare completamente un piccolo mixer, lasciando pochissimo spazio per altri strumenti. In questo caso un sistema MIDI può facilmente accrescere le capacità di una consolle, portando l'utilizzatore nella difficile situazione di scegliere fra aggiornare il sistema o utilizzare al meglio le apparecchiature che già possiede. Perciò, quando si acquista una consolle o un mixer, è sempre bene cercare di anticipare i bisogni futuri di espansione. Uno dei sistemi più comuni per aumentare il numero degli ingressi è quello di usare un mixer in linea aggiuntivo, come si vede nella fig. 7.30. Questi mixer (a volte detti submixer), che hanno ingressi
274
Fig. 7.30
CAPITOL07
Mixer Mack:ie CR-1604, a 16 canali. (Fonte: Mackie Designs, lnc.)
microfonici e di linea e che sono montabili in rack, offrono fino a 16 o 24 ingressi a livello di linea che possono essere in seguito mixati su due canali. Questi due canali sono assegnabili sia a due ingressi sia a due ritorni degli ausiliari sul mixer principale. In alcuni tipi di mixer, ingressi multipli speciali permettono di collegare assieme diversi rnixer in cascata, usando ulteriori strisce di ingressi a livello di linea.
7.9.1
Il mixaggio in MIDI
Anche se negli studi predominano ancora le procedure di mixaggio tradizionali, il MIDI stesso può offrire all'artista la possibilità di mixare dati audio, controllando come uno strumento o un dispositivo MIDI facciano uscire il segnale generato. Questa funzione di mixaggio è compiuta all'interno di una struttura completamente automatizzata, variando i messaggi di canale MIDI e trasmettendoli agli strumenti o agli altri dispositivi del sistema. Dato che questi messaggi possono essere trasmessi su canali MIDI singoli, essi possono essere assegnati a specifici strumenti o voci di uno strumento - creando in effetti un potente sistema che offre notevoli possibilità di mixaggio automatizzato. Dato che la stragrande maggioranza degli strumenti MIDI permette il controllo della dinamica, un valore continuo compreso fra O (il minimo) e 127 (il massimo), oppure quello di switch ON/OFF, può essere assegnato a parametri di performance o di sistema per esempio i messaggi relativi ai controller o alla velocità. • Velocity messages. Sono usati per trasmettere i livelli di volume singoli di ciascuna nota così come viene suonata. Questi parametri conferiscono espressività ad una composizione. La maggioranza dei sequencer può variare i livelli di velocità scegliendo le note o le regioni su cui operare, e trasmettendo al programma i nuovi valori desiderati di velocity e i criteri di variazione del guadagno. • Continuous Controller Messages. Sono generalmente usati per controllare la dinamica degli eventi in rnixaggio, per esempio il volume principale (vale a dire il volume di uscita complessivo di uno strumento), oppure altri messaggi di controllo, come ad esempio il panning, il pitch bend, la modulazione e l' aftertouch. (Un elenco completo di tutti questi controlli si trova nella fig. 7. 9.)
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
Fig. 7.31
275
Controlli sulla velocità e sulle assegnazioni con il pan, in ambito MIDI, disponibili con il programma Cakewalk Pro per Windows. (Fonte: Twelve Tane Systems)
Per trarre il maggior vantaggio possibile da tutti i messaggi di controllo che sono disponibili, i sequencer MIDI di solito forniscono una interfaccia su schermo, per poter attuare le funzioni di controllo diretto e di automatizzazione del mixaggio. La disposizione e le possibilità di questa schermata di mixaggio variano a seconda del software usato, e vanno da quelle relativamente lineari (fig. 7.31), a quelle più complete e programmabili dall'utilizzatore che si trovano nei migliori software professionali (fig. 7 .32).
7.9.2
Controlli MIDI di hardware
Anche se molti programmi di sequencer permettono un controllo su schermo delle funzioni dinamiche di mixaggio, spesso non si può paragonare questa situazione alla sensazione fisica di avere sotto mano dei fader. Una soluzione possibile è quella di mixare usando un controller di comandi MIDI (fig. 7.33). Il vantaggio sta nel fatto che si possono variare in tempo reale i parametri di mixaggio, quelli di sistema e quelli relativi ai patch, semplicemente muovendo dei normali fader a slitta relativi ai dati. Questi controller possono essere programmati per effettuare variazioni di guadagno continue, messaggi di assegnazione, e altre funzioni ancora, per un certo numero di canali o per un gruppo di canali. I controller di solito sono disegnati con gruppi di otto o sedici faders, e spesso forniscono i pulsanti di controllo del mute, del solo e altri eventi regolati in ON/OFF.
276
Fig. 7.32
CAPITOLO 7
Schermata illustrativa delle funzioni di mixaggio MIDI di un Performer 5.0. (Fonte: Mark of the Unicorn, l ne.)
7.9.3
L'implementazione del MIDI nei mixer e nelle consolle
Un numero sempre crescente di mixer e di consolle audio offrono un certo grado di implementazione MIDI, che permette di controllarli a distanza tramite un sequencer MIDI o un controller (fig. 7.34). Questi sistemi possono essere sia analogici sia digitali; il grado di automazione su cui si ha il controllo MIDI varia da un'apparecchiatura all'altra. Questi sistemi offrono molte possibilità, dal semplice controllo sulla chiusura dei canali ad un controllo sui livelli dei vari canali, oltre che alla loro chiusura. Questi ultimi sono spesso effettuati assegnando unafotografia del mixer a uno specifico numero di program change. Trasmettendo il corretto numero di program change da un sequencer o
Fig. 7.33
Controller MIDI Peavey PC 1600. (Fonte: Peavey Electronics Corp.)
IL MIDI E LA TECNOLOGIA DEGLI STRUMENTI MUSICALI ELETTRONICI
Fig. 7.34
277
Controller MIDI per il mixer Nackie CR-1604. (Fonte: Mackie Designs, lnc.)
da un controller, il sistema si riposiziona da solo e istantaneamente nella configurazione di settaggio appropriata. Si può dire, per concludere, che il controllo dinamico completo sulle funzioni automatizzate di mixaggio via MIDI è generalmente riservato ai sempre più numerosi sistemi per il mixaggio digitale, e ai mixer analogici a controllo digitale.
8 La sincronizzazione
Il mercato dell'audio e del video professionale incorpora assieme mezzi audio, video, film e musica elettronica. Nelle tecniche di postproduzione video, per esempio, l' audio transport, il video transport e gli strumenti musicali elettronici sono normalmente controllati con un computer, permettendo all'operatore di ottenere colonne sonore perfette (fig. 8.1). Il metodo che permette di tenere una relazione di tempo precisa fra supporti audio e video è detto sincronizzazione, o sync. La sincronizzazione è il verificarsi di due o più eventi allo stesso preciso istante. Nei sistemi audio e video analogici, la sincronizzazione è ottenuta concatenando le velocità dei transport di due o più macchine. Nei sistemi che si basano su computer, come l' audio digitale e il MIDI, il sync interno o esterno fra dispositivi compatibili è spesso mantenuto usando un impulso di dock, diret-
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MIDI time code -
1 MIDI/MTC
codice di sincronizzazione brevettato
effetti
Fig. 8.1
mixer
Esempio di sistema integrato di produzione audio.
MDMs
279
LA SINCRONIZZAZIONE
tamente inserito nella struttura della parola digitale comunicata. Mantenere la sincronizzazione fra dispositivi analogici e digitali è spesso necessario; per questo sono stati sviluppati alcuni sistemi di comunicazione e di trasferimento dati davvero ingegnosi. Questo capitolo esamina le diverse forme di sincronizzazione, sia per i dispositivi analogici sia per quelli digitali, così come i metodi più usati per mantenere la sincronizzazione fra i due supporti.
8.1
La sincronizzazione fra transport analogici
Il mantenimento della sincronizzazione fra transport analogici non richiede che tutti i transport interessati nel processo abbiano velocità costante; comunque i transport devono mantenere la stessa velocità relativa invariabile nel tempo. È cosa evidente che i transport non riescono a mantenere una velocità di riproduzione perfettamente costante; perciò sarebbe impossibile la sincronizzazione fra due o più macchine senza una ben precisa concatenazione di tempo, anche per un programma di breve durata. La sincronizzazione si perde per svariati motivi, per esempio le fluttuazioni e lo scivolamento del nastro. È perciò evidente che se la produzione deve usare molteplici supporti, è essenziale avere un mezzo per mantenere in sincrono tutti questi dispositivi.
8.1.1
Il time code
Il metodo standard di collegamento fra transport audio, video e film usa il codice di tempo della SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers). L'uso del codice di tempo permette l'identificazione di un punto esatto sul nastro magnetico, assegnando un indirizzo digitale a ciascun intervallo specifico. Questo indirizzo non può spostarsi e mantiene sempre la sua posizione originale, il che permette un monitoraggio continuo della posizione del nastro, con una accuratezza che va da 1/24 a 1130 di secondo (a seconda del supporto e dello standard di frame che si usa). I segmenti di nastro specifici sono dettiframe (fotogramma), termine derivato dalla produzione dei film. Ciascun frame audio o video è identificato con un solo numero, detto indirizzo di time code. Questo indirizzo a otto cifre è disposto nella forma 00 : 00 : 00 : 00, in cui sono rappresentati ore, minuti, secondi e frame (fig. 8.2). L'indirizzo di codice temporale è usato per posizionare un punto sul nastro magnetico in un modo molto simile a quello che il postino usa per recapitare le lettere (fig. 8.3a). Supponiamo che un nastro video, con time code, abbia inizio con un valore di time code pari a 00 : 01 : 00: 00, finisca a 00: 28: 19: 05 e presenti un punto ben determinato contenente delle informazioni sonore, per esempio un vetro che si rompe a 00: 12: 53 : 18 (fig. 8.3b). Monitorando il codice di tempo (in riavvolgimento veloce), risulta facile collocare sul nastro la posizione corrispondente ai punti suddetti e attuare qualunque operazione necessaria, per esempio aggiungere un
11
01 :23:41 :3o ore
Fig. 8.2
minuti
Lettura di un indirizzo di time code.
secondi
frame
ti
l 280
CAPITOLO 8
a)
b) Fig. 8.3
00:28:19:05
00:12:53:18
00:01 :00:00
Posizionamento di indirizzi relativi. a) Indirizzo postale. b) Indirizzi di time code e di un punto contenente informazioni sul nastro longitudinale.
effetto alla colonna sonora in quel punto. Il mezzo standard di inserimento di codice di tempo nella produzione audio è di registrare (stripe) , su un canale audio libero (di solito l' ultima traccia disponibile), il time code longitudinale (LTC), che può poi essere letto direttamente dalla traccia registrata in entrambe le direzioni e con diverse velocità di scorrimento del nastro.
8.1.2
La parola di time code
L'insieme di tutte le informazioni di tempo codificate, registrate in ciascun frame audio o video, è detto parola di time code. Ciascuna parola è divisa in 80 segmenti uguali, detti bit, e questi bit sono numerati in successione da O a 79. Una parola copre un intero frame audio o video, in modo che a ciascun frame corrisponda un indirizzo di time code. Le informazioni di indirizzo sono contenute ne1la parola come una serie di bit fatti di numeri binari zero e uno. Questi bit sono elettronicamente codificati all'interno del segnale sotto forma di un'onda quadra modulata. Questo metodo di codificazione delle informazioni è noto con il nome di modulazione bifase. Nel caso della bifase, una commutazione di tensione alla metà di un semiciclo di un'onda quadra corrisponde a un valore di bit di l, come si vede nella fig. 8.4. L'assenza di passaggio di tensione nello stesso punto implica un valore binario O. La caratteristica principale di questo metodo di codificazione è che la ricerca si affida alle variazioni che si hanno fra la polarità in presenza di impulso e quella in assenza di impulso. Di conseguenza il codice di tempo può
281
LA SINCRONIZZAZIONE
dati codificati
o
1
o
o
forma d'onda registrata
clock
Fig. 8.4
Sistema di codificazione a modulazione bifase.
esser letto sia in avanzamento sia in riavvolgimento, a qualunque velocità di scorrimento del nastro. La parola del codice di tempo a 80 bit è suddivisa in gruppi di 4 bit (fig. 8.5), e ciascun raggruppamento corrisponde a una ben precisa informazione codificata. Ciascuno di questi segmenti di 4 bit contiene la rappresentazione binaria di un qualsiasi numero decimale che vada da O a 9. Quando un lettore di time code individua il campione di O e di l raggruppati a 4 per volta, interpreta tale informazione come un singolo numero decimale. All'interno della parola di time code, otto di questi raggruppamenti di 4 bit costituiscono un indirizzo in ore, minuti, secondi e frame.
8.1.3
I dati di informazioni per l'utilizzatore
I 26 bit digitali che costituiscono l'indirizzo del codice di tempo sono correlati da altri 32 bit che costituiscono i bit per l'utilizzatore. Questo gruppo addizionale di informazioni codificate, che è anche rappresentato nella forma di numero a otto cifre, è stato immesso affinché chi si serve del time code possa inserire le proprie informazioni di ID. Il comitato per la standardizzazione dell'SMPTE non ha posto restrizioni all'uso di questo codice di identificazione, che può contenere informazioni come la data di ripresa, l'identificazione della singola ripresa, il numero di bobina, e così via.
8.1.4
I dati di informazione di SYNC
Un altro tipo di informazioni codificate all'interno deJla parola di un time code è costituito dai dati di sync. Questi, che si trovano nei 16 bit alla fine della parola di time code, definiscono la fine di ciascun frame. Dato che il time code può essere letto in entrambe le direzioni, i bit relativi ai dati di sync servono anche per comunicare al dispositivo di controllo la direzione di scorrimento del nastro o del dispositivo digitale.
8.1.5
Lo standard dei frame del time code
Nella produzione che si serve di time code, è importante che il display di lettura sia correlato direttamente al tempo effettivamente trascorso di un programma, in particolare quando ci si occupa dell'esigenza di temporizzazione nelle trasmissioni. Nel caso di un segnale video monocromatico (vale a dire in bianco e nero) si usa il numero esatto
282
CAPITOL08
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7
A frame di start
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Fig. 8.5
Rappresentazione bifase della parola di time code SMPTE.
LA SINCRONIZZAZIONE
283
di 30 frame al secondo* (fr/s); questo valore è detto non-drop code. Se viene letto questo tempo, il display del time code, la lunghezza del programma e l'effettivo tempo misurato con l'orologio, coincideranno tutti. Questa semplicità ebbe fine quando il Comitato Nazionale per gli Standard Televisivi (NTSC: National Television Standards Committee) stabilì il valore di frame per il segnale video a colori in 29,97 fr/s. Ciò significherebbe che se un lettore di time code regolato per leggere 30 fr/s fosse usato per un programma a colori, la lettura del codice di tempo darebbe un 0,03 frame aggiuntivo al secondo. Per la durata di un'ora la lettura sarebbe diversa rispetto all'effettivo indirizzo del nastro di circa 3,6 secondi (l 08 frame). Per correggere questa discrepanza, e per riacquistare un accordo fra la lettura di time code (per il video a colori) e l'intervallo di tempo effettivamente trascorso, si introdusse una variazione di frame nel codice. Dato che l'obiettivo è quello di tagliare 108 frame ogni ora, il codice usato per il video a colori fu identificato con il nome di drop-frame code. Sono eliminati due frame per ciascun minuto, con l'eccezione dei minuti 00, 1O, 20, 30, 40 e 50. Ciò ha l'effetto di regolare il conteggio dei frame per combaciare con la durata di tempo effettivamente trascorsa. Oltre al codice drop-frame 29,97 per il colore, nella produzione video si usa di solito un codice standard, per il colore, che è non-drop-frame a 29,97 . Quando si usa quest 'ultimo, i frame sono conteggiati sempre uno in anticipo, senza scartare nessun bit; ma ciò si traduce in una differenza fra il conteggio dei frame e l' effettivo tempo orario trascorso nel programma. Il modello non drop ha il vantaggio di facilitare i calcoli di tempo spesso necessari per l'editing video, dato che non si deve tenere conto di alcuna compensazione per i frame scartati. Un altro formato di frame usato in Europa è il time code dell'EBU (European Broadcast Union) . L'EBU si serve dell'SMPTE a 80 bit, ma differisce da quello per il fatto di usare un valore di 25 fr/s . Dato che sia i segnali video monocromatici EBU sia quelli a colori scorrono esattamente a 25 fr/s, non è necessario un codice di drop-frame per l'EBU. I film usano il formato SMPTE standard di 24 fr/s. Molti dispositivi di sincronizzazione e audio digitale offrono la possibilità di sincronizzare i film e la possibilità di calcolo compensativo.
8.1.6
I time code LTC e VITC
Attualmente i due metodi più usati per inserire il time code su un nastro magnetico, per le trasmissioni e la produzione, sono l'LTC ed il VITC. Il time code registrato su una traccia di informazioni, audio o video, è detto LTC, vale a dire codice di tempo longitudinale. Questo LTC codifica i segnali di time code bifase su una traccia audio analogica, o su una traccia di informazioni, come un segnale con forma d'onda quadra con un valore di bit di 2400 bit/s. La registrazione di un'onda quadra perfetta su un nastro analogico è molto difficile, anche nelle migliori condizioni. Per questa ragione lo standard SMPTE ha stabilito in anticipo un valore di scarto consentito di 25 ± 5 microsecondi, per la registrazione e la riproduzione del codice. Questa tolleranza richiede un'ampiezza di banda di 15 kHz, ben al di sotto delle possibilità dei registratori professionali. I lettori di time code a velocità variabile spesso sono in grado di decodificare le informazioni di time code a velocità di scorrimento che vanno da 1/100 a 100 volte la normale velocità di scorrimento del nastro. Ciò è efficace in quasi tutte le applicazioni audio; comunque, nella postproduzione video, spesso è necessario riascoltare un nastro a bassa velocità o
* Gli standard citati sono quelli in uso negli USA
284
Fig. 8.6
CAPITOLO 8
Immagine video che mostra una finestra di time code inserita nell'immagine stessa.
in fermo. Dato che l'LTC non può essere letto a velocità inferiori a 1110 o 1/20 della normale velocità di scorrimento, si possono usare due metodi per leggere il time code. Nel primo di questi, l'indirizzo di time code può essere impresso nell' immagine video di un nastro copia da lavoro, in cui un generatore di caratteri è usato per sovraincidere il corrispondente indirizzo in una finestra sullo schermo (fig. 8.6). Questa window dub permette di identificare il time code facilmente, anche a velocità molto basse o in situazione di fermo. Il secondo metodo usato dalle maggiori case di postproduzione video è quello di registrare n eli' immagine un codice di intervalli di tempo verticale (VITC), che usa lo stesso indirizzo SMPTE e la struttura di utilizzo dell 'LTC, ma è codificato sul nastro video in una forma completamente diversa. Il metodo VITC, in effetti, codifica le informazioni di time code nel segnale video stesso, all'interno dell' area vuota verticale che si trova al di fuori dell'area visibile contenente le immagini. Dato che le informazioni di time code sono inserite nel segnale stesso, i registratori video a scansione elicoidale possono leggere il time code anche a velocità di scorrimento molto basse e in fermo. Dato che il time code può essere accuratamente letto a tutte le velocità, sul videoregistratore si ha una traccia aggiuntiva per l'audio, e si elimina la necessità di una window dub. In quasi tutte le situazioni, il codice LTC è preferito per l'audio, la musica elettronica e la produzione video standard, dato che è un protocollo più accessibile e meno costoso.
8.1.7
Il time code JAM SYNC/restriping
Il time code longitudinale consta di una serie di impulsi d'onda quadra su nastro magnetico. Sfortunatamente è alquanto difficile registrare un'onda quadra su un nastro analogico senza che si verifichi una pesante distorsione (fig. 8.7a e 8.7b). Anche se il lettore di codice di tempo binario è progettato per tollerare abbastanza bene le eventuali variazioni dell'ampiezza della forma d'onda, tale distorsione è severamente enfatizzata quando il codice è copiato direttamente da un nastro che sia già una copia dell'originale. Per questa ragione è stata incorporata in molti sincronizzatori di time code una funzione nota come jam sync. Praticamente questa funzione rigenera un nuovo codice che possa combinarsi perfettamente con i precedenti numeri di indirizzi di time code durante la fase di duplicazione, oppure per ricostruire e sostituire porzioni imperfette del time code stesso. Nel modo jam sync, l'output del generatore è comandato da una sorgente di time
285
LA SINCRONIZZAZIONE
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a)
'---
b) Fig. 8.7
Rappresentazione del segnale bifase registrato. a) Segnale bifase originario. b) Segnale bifase regisrto.
code esterno. Dopo avere letto il valore in arrivo, il generatore fa uscire un segnale di time code che altri non è che una replica dell'originale priva di distorsioni, tutto questo in tempo reale. Si usano di solito due forme di jam sync: one-time e continuous. Nel primo caso, la ricezione di un time code appropriato permette all'output del generatore di essere inizializzato al primo numero di indirizzo valido. Il generatore quindi comincia a contare in sequenza ascendente per conto proprio, a ruota libera. Ignora qualunque discontinuità o deterioramento del codice e produce numeri di indirizzo nuovi e ininterrotti. Il jam sync continuous può essere usato nei casi in cui i numeri di indirizzo originali devono rimanere intatti e non possono essere rigenerati in un conteggio di indirizzi contigui, vale a dire con un ordine diverso dall'originale. Dopo che il lettore è stato attivato, il generatore aggiorna il conteggio del valore per ciascun frame, in accordo con il valore in arrivo.
8.2
La sincronizzazione mediante time code
Per ottenere un collegamento di time dock, frame per frame, fra diversi transport audio, video e per film, è necessario usare un dispositivo detto sincronizzatore (fig. 8.8). Il compito principale di un sincronizzatore è quello di controllare uno o più transport del nastro o dei film (detti macchine slave, vale a dire dipendenti), le cui posizioni e velocità del nastro sono regolate per seguire accuratamente un transport specifico (detto master, cioè principale). I tipi più comuni di sincronizzatori che si trovano nella postproduzione attuale sono il sincronizzatore chase, il sincronizzatore di controlli e quello della EDL (Edit Decision List). La sincronizzazione in caccia implica che un sincronizzatore slave insegua il master in qualunque condizione. Questo sistema è poco più sofisticato di un
286
CAPITOL08
sistema di sola riproduzione, dato che il sincronizzatore ha un controllo aggiuntivo sulle funzioni operative del transport slave, ed è spesso in grado di leggere il time code del sistema, per localizzare aree ben precise, nel modo di riavvolgimento/avanzamento veloce. Questo aumento permette di far passare automaticamente il transport slave dal modo di riproduzione al modo di ricerca, così da poter seguire il master in tutte le condizioni e risincronizzarsi rispetto ad esso, quando il master è di nuovo messo in modo play. Il sincronizzatore (fig. 8.9) aumenta il controllo su tutte le funzioni che si trovano in un sistema sincronizzato. Operando tramite una tastiera principale, il sincronizzatore fornisce controlli ottici, inclusi i seguenti: • selezione della macchina. Permette la selezione della/e macchine coinvolte nel processo di sincronizzazione, nonché la selezione di un master prescelto; • controlli del transport. Permette l'usuale controllo a distanza delle funzioni generate da un grande numero di macchine nel sistema; • locate. È un comando di transport che ordina a tutte le macchine selezionate di posizionarsi automaticamente in un punto prescelto di indirizzo di codice di tempo; • looping. Determina una ripetizione a ciclo continuo (riproduzione, riavvolgimento e ulteriore riproduzione), fra due valori di time code precedentemente memorizzati; • offset. Permette la correzione di qualunque differenza di time code esistente fra nastri diversi (vale a dire la variazione dei valori di frame relativi, di ±X frame, per ottenere o migliorare il sync); • event point. È una serie di punti di informazioni di time code che sono inseriti in memoria, e usati per triggerare una serie di comandi di funzione, (per esempio, far partire una macchina master o slave, per l' entrata e l'uscita dalla registrazione, per l'inserimento di effetti o di qualunque altro dispositivo triggerato); • record in/out. È una funzione che permette al sincronizzatore di controllare le funzioni di edit/registrazione del transport, consentendo di ripetere, con la precisione di un frame, punti precisi di ingresso e di uscita dalla registrazione.
Fig. 8.8
Sincronizzatore all'interno di una catena di produzione che utilizza il time code.
287
LA SINCRONIZZAZIONE
Fig. 8.9
Sistema di sincronizzazione TimeLine Micro Lynx. (Fonte: TimeLine Vista, lnc.)
Il sincronizzatore/controller EDL è un altro dispositivo della sincronizzazione audio e video. Questo sincronizzatore si è evoluto dall'uso dell'EDL fino al processo di editing video on-line, e lo si trova principalmente nelle strutture di produzione e postproduzione video e audio per video. L'EDL è una serie di comandi che possono essere inseriti, memorizzati e ripresi come computer file. Dopo che tutte le informazioni sono state inserite o memorizzate, il sistema controlla elettronicamente, sincronizza e sceglie tutti i transport audio collegati, e quindi esercita il controllo sui punti di edit in/out e sulla posizione del nastro, i comandi di offset di time code, e così via, con accuratezza totale per quel che concerne la sincronia rispetto al time code e con la possibilità di ripetere tali funzioni all'infinito.
8.3
La disposizione delle attrezzature per l 'uso del time code
Nella produzione audio l'unica connessione di solito necessaria fra la macchina master e il sincronizzatore è il segnale di playback del time code (fig. 8.10). Se si usa un sincronizzatore di controllo sono necessarie un certo numero di connessioni, fra i transport della macchina slave e il sincronizzatore. Queste connessioni servono a trasmettere il segnale di time code, il controllo full logic del transport e la tensione di controllo in corrente continua (per comandare il capstan della macchina slave).
8.3.1
Distribuzione delle linee di segnale LTC
Il time code longitudinale può essere distribuito fra i sistemi per produzione e postproduzione nella stessa maniera in cui viene distribuito un qualunque altro segnale. Può essere fatto passare attraverso gli amplificatori distributivi audio e controllato mediante un sistema di switch audio, attraverso normali cavi schermati a due conduttori. Dato che il segnale di time code è bifase, o simmetrico, è immune da problemi di polarità.
288
CAPITOL08
feedback del transport nastro da 1 pollice
sincronizz. SMPTE
oppure
---- a DODO DEJOD DODO
Fig. 8.10
8.3.2
codice SMPTE
codice SMPTE su 3/4 di pollice
Interconnessioni in un sistema per la produzione audio sincronizzata.
Il livello del time code
Un problema che affligge i sistemi che usano il time code è lo scambio di informazioni fra tracce audio, il che si verifica quando un segnale di time code ad alto livello interferisce con segnali audio adiacenti, oppure con tracce registrate del nastro. Non esiste un livello industriale standard per il time code su nastro magnetico. I livelli che si trovano nella tab. 8.1, comunque, hanno dimostrato di essere appropriati.
Tab. l
Livelli ottimali di registrazione di time code
Tipo di nastro
Formato delle tracce
ATR
Tracce laterali (numero di traccia da -5 VU a -10 VU più alto)
VTR a 3/4 di pollice
Traccia audio numero l o traccia di tempo
da -5 VU a O VU sulla traccia di codice
VTR a l pollice
Traccia informazioni o traccia audio numero 3
da -5 VU a -10 VU
Ultima traccia Multitraccia digitale modulare
Nota bene:
Livello ottimale di registrazione
-20dB
se il VTR che si deve usare ha una compensazione automatica del gain (AGC), non tenetene conto e regolate manualmente i controlli del guadagno del segnale.
LA SINCRONIZZAZIONE
8.4
289
La sincronizzazione nella produzione di musica elettronica
Dato che la sincronizzazione è una pratica di routine nella produzione audio e video, l'ampio uso del MIDI e dell'audio digitale nei vari media ha determinato la necessità di integrare, in un sistema produttivo sincronizzato, dispositivi come i sequencer MIDI, gli editor per audio digitale, gli effetti e i sistemi di mixaggio automatizzati. I paragrafi seguenti discuteranno le molteplici forme di sincronizzazione che si possono incontrare in una struttura musicale elettronica pre-MIDI o in quelle basate sul MIDI.
8.4.1
1 f
La sincronizzazione non MIDI
Diversi tipi di sincronizzazione sono usati dagli strumenti elettronici meno recenti, e da quelle apparecchiature che sono state progettate prima dell'implementazione delle specifiche MIDI. Anche se la sincronizzazione fra questi strumenti e quelli che invece usano il MIDI può essere causa di problemi, sia piccoli sia notevoli, molti di questi vecchi strumenti si trovano nei sistemi MIDI, e ciò per le loro sonorità uniche e inimitabili.
!
1
8.4.2
Il click SYNC
Il termine click sync o click track si riferisce al click audio metronomico che è generato dai dispositivi elettronici per dare il tempo. Questi click sono emessi uno per battuta o uno per più battute. Il click di uno strumento o di una interfaccia MIDI può emettere un suono percepibile, a tempo, oppure una serie di suoni a diverse intonazioni, che è sentito e seguito come tempo guida. Questi dispositivi spesso hanno una uscita per jack sbilanciati, che può essere inviata in un mixer e messa nel mixaggio su monitor, in modo che i musicisti possano andare a tempo con la parte su sequencer. Questo click può essere registrato anche su una traccia non utilizzata di un registratore multitraccia, e viene usato in progetti che comportano l'utilizzo contemporaneo di parti di sequencer e di musica suonata dal vivo. Alcuni dispositivi di sincronizzazione e le vecchie batterie elettroniche sono in grado di sincronizzare una sequenza con una traccia di click in diretta o registrata. Questi dispositivi possono determinare il tempo basandosi sulla frequenza (in hertz) dei click, e possono quindi far uscire un messaggio MIDI di start (una volta che hanno ricevuto un numero sufficiente di impulsi di click per calcolare il tempo). Un messaggio MIDI di stop può essere trasmesso tutte le volte che almeno due click non sono stati emessi ad un tempo pari o inferiore al tempo più basso possibile (30 battiti al minuto l . Questo sistema di sync non è indicato nel caso di rapidi cambiamenti di tempo. dato che la sua risoluzione in caccia è limitata a un click ogni battuta (pari ad l /24 della risoluzione del MIDI dock). Perciò è bene usare una sorgente di click relatiYamente costante nel tempo.
8.4.3
La sincronizzazione TTL e DIN
Prima dell'adozione del MIDI, uno dei sistemi più comuni di sincronizzazione fra i primi sequencer, batterie e strumenti elettronici, era il TTL 5-volt. Questo sistema usa impulsi di dock a 5 volt, in cui il passaggio da O a 5 volt rappresenta un dock. Una battuta musicale viene divisa in un numero ben preciso di impulsi di dock per note di un
1
290
CAP1TOL08
quarto (cioè 24, 48, 96 o 384 impulsi ogni quarto, detti PPQ cioè pulse per quarter), che varia da dispositivo a dispositivo. Per esempio, il sync DIN, che è un tipo di TTL chiamato così dopo l'adozione del connettore DIN, trasmette a 24 ppq. Il TTL può essere trasmesso in due modi. Il primo, e più semplice, usa un singolo conduttore attraverso il quale viene mandato un segnale di dock a 5 volt. Molto semplicemente, dopo che gli impulsi di dock sono ricevuti da uno slave, il dispositivo entra in azione e si sincronizza sul valore di dock in arrivo. Se questi impulsi si fermano, anche il dispositivo si ferma e aspetta che il clock ricominci. Il secondo metodo usa due conduttori, che trasmettono passaggi di 5 volt. All'interno del sistema, comunque, una linea è usata per trasmettere costantemente informazioni di tempo, mentre l'altra è usata per le informazioni di start/stop.
8.4.4
La sincronizzazione basata sul MIDI
Nella produzione MIDI attuale, la forma di sincronizzazione più usata è quella che usa il protocollo MIDI per la trasmissione dei messaggi di sync. Questi sono trasmessi assieme ad altri dati MIDI su cavi MIDI standard, e non richiedono connessioni addizionali o speciali.
8.4.5
Il MIDI SYNC
Il modo più usato di collegare assieme strumenti musicali e dispositivi all 'interno di un sistema MIDI è noto con il nome di MIDI sync. Il protocollo sync è usato innanzitutto per collegare i precisi elementi di tempo dei dispositivi MIDI in un sistema MIDI, e opera mediante la trasmissione di messaggi MIDI real-time su cavi MIDI standard. Come per tutte le forme di sincronizzazione, un dispositivo MIDI deve fungere da master, per dare le informazioni di tempo alle quali tutti gli altri dispositivi slave si devono attenere.
8.4.6
Messaggi MIDI real-time
Si possono suddividere in quattro tipi fondamentali, ciascuno dei quali è lungo un byte: clock di tempo, start. stop e messaggi continue. • Timing clock (clock di tempo). Di solito sono trasmessi a tutti i dispositivi della catena alla velocità di 24 impulsi ogni nota di un quarto (24 ppq). Di recente una nuova casa costruttrice ha cominciato a sviluppare un dispositivo che genera e risponde a 24 segnali di clock ogni battuta di metronomo. Questo metodo è usato per migliorare la risoluzione di tempo del sistema, e per semplificare la temporizzazione, quando si lavora con tempi musicali non standard (3/8, 5116, 5/32 e così via). • Start. Una volta ricevuti i messaggi di time dock, il comando di start ordina a tutti i dispositivi collegati di cominciare a eseguire le loro sequenze interne dall'inizio. Se un programma si trovasse alla metà della sequenza, il comando di start riporta tale sequenza al suo inizio, e in quel punto il sequencer comincia a riprodurla. • Stop. In seguito alla trasmissione di questo comando, tutti i dispositivi del sistema si fermano nel punto in cui si trovano, e aspettano il successivo messaggio da seguue.
291
LA SINCRONIZZAZIONE
• Continue. Dopo aver ricevuto un messaggio di stop, il messaggio continue ordina a tutti i sequencer, e/o batterie elettroniche, di ricominciare la riproduzione dal punto preciso in cui la sequenza si era interrotta. Alcuni dispositivi MIDI meno recenti, di solito le batterie elettroniche, non sono in grado di inviare messaggi di continue e di rispondere ad essi. In tal caso l' utilizzatore può sia far ripartire la sequenza dal suo inizio, sia riportare manualmente il dispositivo alla corretta misura.
8.4.7
Il song pointer
Oltre ai messaggi MIDI real-time, la funzione di posizionamento interno in una canzone (SPP: Song Position Pointer) è un messaggio MIDI di tipo system-common, e agisce come misura relativa del tempo musicale (se è espresso in misure), trascorso dall'inizio della sequenza. L'SPP è espresso in multipli di sei messaggi di clock di tempo, ed è perciò uguale al valore di una nota di un sedicesimo. L' SPP permette di sincronizzare a una sorgente esterna un sequencer o una batteria elettronica compatibili, da qualunque punto in una song (con una durata massima di l 024 battute). Perciò, se si usa l' SPP, un sequencer può andare in caccia e sincronizzarsi con un nastro multitraccia da una qualunque misura in una song. All'interno di questo insieme MIDI/nastro (fig. 8.11), un suono di sync ben preciso viene trasmesso da un dispositivo, e codifica i messaggi SPP del sequencer e i dati di tempo direttamente su nastro, come segnale modulato. A differenza del codice di tempo SMPTE, il modo in cui i costruttori codificano questi dati su nastro non è standardizzato. Questa mancanza di standardizzazione porta un dispositivo a non decodificare i dati trasmessi da un altro dispositivo, se i due formati di sync brevettati non sono fra di loro compatibili. Molti sincronizzatori SMPTE-MIDI possono essere usati anche per comandare un sequencer slave, una batteria elettronica o altri dispositivi, per posizionare un punto specifico in una sequenza (così come è definito dal numero di sedicesimi dall'inizio di una song). Dopo che il dispositivo, o i dispositivi, si sono posizionati correttamente, il sistema si ferma e aspetta fino a che non riceve i messaggi di continue e i clock di tempo successivi. Per poter variare il tempo mentre si mantiene la sincronizzazione fra il sequencer e la traccia di controllo SMPTE. molti sincronizzatori SMPTE-MIDI possono essere programmati per creare una mappa del tempo, sincronizzatore --;===~
SMPTE interiaccia M IDI
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M IDI
Fig. 8.11
Un sincronizzatore nastro/MIDI, con SPP, è utilizzato come interfaccia per la sincronizzazione di una produzione in studio.
292
CAPITOLO 8
che fornisce tutte le informazioni relative alle variazioni del tempo musicale della sequenza per ogni valore di SMPTE. Dopo che la traccia di controllo SPP è stata messa su nastro, il nastro e la sequenza sono regolati sul tempo prestabilito o su tale mappa di tempo. Di solito i messaggi SPP sono trasmessi soltanto quando il sistema è nel modo Stop. Ciò perché è necessario un brevissimo intervallo di tempo affinché il dispositivo slave si posizioni alla misura corretta, prima che la riproduzione ricominci. Alcuni dispositivi, per esempio i primi sequencer e batterie elettroniche, non rispondono ai messaggi SPP. Per poter beneficiare delle funzioni di sync, è buona pratica che questi dispositivi siano collegati come slave a una macchina master che risponda a tali pointers.
8.4.8
FSK
Nell'ambito della musica elettronica prodotta prima dell'avvento del MIDI, i musicisti si accorsero che era possibile sincronizzare a un registratore multitraccia gli strumenti basati su sistemi come il TTL 5-volt. Ciò veniva fatto registrando su nastro un'onda quadra (fig. 8.12a), che servisse come impulso di sincronizzazione principale. Dato che gli impulsi più usati erano del tipo a 24 e 48 ppq, l'onda quadra registrata era in pratica un segnale a 24Hz o a 48Hz. Nonostante funzionasse, questo sistema presentava però dei difetti. Queste difficoltà erano dovute al fatto che i dispositivi che erano sincronizzati con l'impulso si basavano sull'integrità dei bordi esterni dei punti di transizione della forma d'onda. Ma, dato che, notoriamente, un nastro analogico non riproduce correttamente un'onda quadra (fig. 8.12b), per non parlare della sua risposta in frequenza e della ridotta fedeltà alle basse frequenze, si dovette trovare un sistema migliore per sincronizzare il
..Q Q)
~
l
a)
J
impulso di clock
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b)
impulso di clock
..Q Q)
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c) Fig. 8.12
impulso di clock
Forme d'onda registrate per TIL e FSK. a) Impulso originale di onda quadra per sincronizzazione TTL. b) Distorsione di un segnale TIL registrato. c) Impulso di modulazione per sincronizzazione FSK.
LA SINCRONIZZAZIONE
293
MIDI a un nastro. Inizialmente si provò con il sistema del frequency shift keying, FSK, che opera in modo molto simile a quello del TTL. Invece di registrare sul nastro un'onda quadra a bassa frequenza, l'FSK usa le onde quadre di due note di alta frequenza per marcare i passaggi del dock (fig. 8.12c). Nel caso di un'interfaccia compatibile MPU401, queste due frequenze sono di 1,25 kHz e di 2,5 kHz. Il rapporto con cui queste due note si alternano determina il dock di tempo principale al quale tutti i dispositivi slave si devono conformare. Questi dispositivi slave sono in grado di individuare delle variazioni nella modulazione, convertendole in un impulso di clock, e poi regolare i propri clock di conseguenza. Dato che l'FSK usa frequenze molto più alte rispetto al suo predecessore, è molto meno soggetto a variazioni del segnale e ad attenuazione delle basse frequenze. Quando si riascolta un FSK da un nastro, le variazioni di velocità del nastro del registratore andrebbero tenute entro limiti molto ristretti, dato che un'ampia variazione, sia in aumento sia in diminuzione, potrebbe rendere difficile al dispositivo slave il riconoscimento delle frequenze come passaggio di dock valido. Per questa ragione il tempo può essere cambiato solo entro limiti ragionevoli, quando si varia la velocità del registratore a nastro. Bisogna anche considerare il livello al quale va registrato l'FSK sul nastro. I dispositivi slave hanno difficoltà a decifrare il segnale accuratamente, se il livello è troppo basso. Al contrario i segnali troppo alti possono dare problemi di distorsione o di scambio di informazioni. I livelli VU più usati sono -3 dB per i registratori non professionali e -10 dB per quelli professionali. Se è possibile si dovrebbe togliere la riduzione di rumore sulla traccia dell'FSK.
8.5
Il codice di tempo MIDI
Per decenni l' SMPTE è stato il codice di tempo di riferimento nella produzione audio e video, dato che è un riferimento assoluto che rimane costante per tutto un programma. D'altro canto, sia il MIDI clock che i song position pointer sono riferimenti di tempo relativi, che variano sia con il tempo sia con i cambiamenti di tempo stesso. Dato che quasi tutte le operazioni fatte in studio si basano sugli indirizzi di time code dell'SMPTE, in opposizione alle battute in una partitura musicale, sarebbe molto noioso per un musicista, o per un tecnico del suono, operare la conversione fra i due sistemi di temporizzazione, quando si invia o si triggera un evento specifico. Per fare in modo che i dispositivi basati sul MIDI possano operare sulla base di un riferimento di tempo assoluto e indipendente dal tempo orario, fu sviluppato il M/DI time code (MTC). Inventato da Chris Meyer e da Evan Brooks della Digidesign, il MIDI time code fornisce un sistema economico e facilmente installabile, per tradurre il codice SMPTE in messaggi MIDI. Permette anche di distribuire, attraverso la catena MIDI, i comandi e i codici basati sul tempo a quei dispositivi o strumenti che sono in grado di comprendere ed eseguire i comandi MTC. Il codice di tempo MIDI non sostituisce il MIDI 1.0, ma ne è piuttosto una estensione, per il fatto che usa i tipi di messaggi esistenti, che prima non erano definiti, oppure venivano usati per altri scopi, non contrastanti, come ad esempio lo standard di trasferimento dump. La maggior parte dei dispositivi MIDI esistenti non ha bisogno di un MTC e non lo usa mai direttamente; comunque, sono in via di sviluppo dispositivi di fabbricazione più
L
294
CAPITOLO 8
recente e pacchetti di programmi per la gestione di time code che leggono e scrivono in MTC. L'MTC usa una percentuale ragionevolmente piccola della banda di ampiezza disponibile del MIDI (circa il 7,68% a 30 fr/s); anche se l'MTC può passare attraverso lo stesso percorso dei dati MIDI convenzionali (quando ciò sia possibile), il percorso dell'MTC andrebbe separato dalle performance MIDI, per evitare un sovraccarico di dati o un loro ritardo.
8.5.1
La struttura di controllo del MIDI time code
Il formato del codice di tempo MIDI può essere suddiviso in due parti: time code e MIDI cueing. Le possibilità di time code del MIDI sono abbastanza lineari e permettono sia ai dispositivi MIDI che a quelli non-MIDI (mediante output a switch triggerati disponibili su molte interfacce sincronizzatore/MIDI) di essere collegate in sincrono o di essere triggerate mediante l'SMPTE. Il MIDI cueing è un formato che comunica ai dispositivi MIDI gli eventi che devono essere eseguiti in uno specifico istante di tempo (per esempio caricare, riprodurre, fermare, effettuare il punch in!out, e riportarsi al punto iniziale). Questo sistema di comunicazione comporta l'uso di dispositivi MIDI intelligenti, che possono prepararsi in anticipo per un evento specifico e poi eseguire il comando quando viene loro richiesto.
8.5.2
I comandi del MIDI time code
Il codice di tempo MIDI usa tre tipi di messaggi: quarter frame, full, e MIDI cueing.
8.5.3
I messaggi quarter frame
Sono trasmessi solo quando un sistema è in funzione in modo real-time o varispeed, sia in direzione di avanzamento sia in quella contraria. Oltre a fornire al sistema un impulso di tempo basilare, vengono generati quattro frame per ogni area di SMPTE. Ciò significa che se si dovesse decidere di usare il codice drop-frame (30 fr/s), il sistema trasmetterebbe 120 messaggi quarter frame al secondo. Si possono pensare i messaggi quarter frame come gruppi di otto messaggi che codificano l' SMPTE in ore, minuti, secondi e frame. Dato che sono necessari otto quarter frame per completare un messaggio di time code, il tempo SMPTE globale è aggiornato ogni due frame. Ciascun messaggio di quarter frame contiene due byte; il primo è F l, vale a dire il portatore di Common Quarter Frame, mentre il secondo byte contiene un nibble (cioè quattro bit), che rappresenta il numero di messaggio (da O a 7) oltre a un nibble per ciascuno dei valori di una porzione di tempo (ore minuti, secondi e frame).
8.5.4
I messaggi full
I messaggi quarter frame non sono inviati durante i modi di avanzamento veloce, riavvolgimento o di posizionamento, perché ciò potrebbe inutilmente inceppare le linee di dati MIDI, o addirittura oltrepassarle. Quando il dispositivo è in uno qualunque di questi
LA SINCRONIZZAZIONE
295
modi, viene usato un messaggio full che codifica l'indirizzo di tempo completo in un solo messaggio. Dopo che il dispositivo è stato messo in un modo di avanzamento veloce, il sistema genera un messaggio full e poi si mette in pausa, fino a quando il dispositivo che ha il time code non si è autoposizionato nella sua destinazione. Dopo che il dispositivo ha ricominciato la riproduzione, l'MTC comincia a inviare i messaggi di quarter frame.
8.5.5
I messaggi MIDI cueing
Sono studiati per far posizionare i singoli dispositivi o i programmi di un sistema. Questi messaggi a 13 bit possono essere usati per compilare una lista decisionale di edit o di informazioni (cueing), le quali a turno comandano, a uno o più dispositivi, di cominciare la riproduzione, effettuare un punch in, caricare, fermarsi e così via, a un valore di tempo specifico. Ciascun comando all'interno di un messaggio cueing contiene un solo numero, tempo, nome, tipo e spazio, per informazioni addizionali. Attualmente solo una piccola percentuale dei 128 possibili tipi di eventi cueing sono stati definiti.
8.5.6
Direct time lock
Il DTL è una sincronizzazione standard che permette al sequencer Mark of the Unicorn, Performer, per Macintosh, di conformarsi ali' SMPTE tramite un convertitore che possieda questo standard. Le specifiche tecniche sono dettagliate qui di seguito. Due messaggi sono associati con il DTL: posizione del nastro e avanzamento dei frame. • Tape position. Questo messaggio è trasmesso quando la sorgente di time code (per esempio una macchina a nastro) è avviata, mentre il convertitore si sincronizza. Questo messaggio è implementato come messaggio di sistema esclusivo e specifica la posizione SMPTE del nastro in ore, minuti, secondi e frame (HH : MM : SS : FF). Il messaggio di posizionamento del nastro è un riferimento per l'avvio dei messaggi di avanzamento dei frame; non deve essere inviato in sync con nessun altro messaggio. Un convertitore può inviare il messaggio pochi frame prima che il frame prestabilito sia raggiunto. • Frame advance. Questo messaggio è trasmesso una volta per ciascun frame. Il primo frame di avanzamento, trasmesso dopo il messaggio di posizionamento del nastro, corrisponde all'inizio del frame specificato nel messaggio di posizionamento stesso del nastro. I seguenti frame di avanzamento corrispondono ai frame successivi. Il messaggio di avanzamento dei frame è identico al messaggio di dock MIDI usato nella normale sincronizzazione MIDI. Questo è un messaggio real-time così come definito nel MIDI, e può essere inserito a metà di un normale messaggio MIDI, per avere un ritardo di tempo minimo. Facoltativamente, il convertitore può inviare periodici messaggi di posizionamento del nastro fra i frame di avanzamento, mentre il nastro sta scorrendo. Mark of the Unicom raccomanda che messaggi periodici di posizionamento del nastro siano inviati con un intervallo di tempo compreso fra mezzo secondo e un secondo. Dopo che un messaggio di posizionamento del nastro è stato ricevuto, la sequenza si porta in quel punto e la riproduzione è approntata. Una volta che i messaggi di frame sono stati ricevuti, il Performer avanza in sincronizzazione con il codice master. Se pas-
t
l
i__
296
CAPITOLO 8
sano più di otto frame di tempo prima di un messaggio di avanzamento di frame, il Performer suppone che la riproduzione si è interrotta; ferma quindi la sequenza e aspetta un nuovo messaggio di posizionamento. Se riceve un altro messaggio di posizionamento, il Performer lo compara con la posizione del suo ultimo messaggio di posizionamento. Se le due combaciano, il Performer ricomincia l'esecuzione immediatamente; altrimenti si porta alla posizione desiderata della sequenza. Se il messaggio di posizionamento del nastro non è prossimo alla posizione corrente, il Performer si ferma immediatamente e si porta alla nuova posizione, nella quale appronta la riproduzione e comincia ad aspettare il messaggio di avanzamento di frame. Si possono avere problemi quando il nastro si muove a bassa velocità (come nel caso del tape rocking), e si sconsiglia di inviare ad alta velocità messaggi di avanzamento di frame (vale a dire quando il nastro si sta spostando rapidamente). A queste velocità, diverse da quelle di riascolto, l'avanzamento dei frame è fermato e viene inviato un nuovo messaggio di posizionamento del nastro, una volta che il nastro stesso è ritornato alla normale velocità di riascolto.
8.5.7
Il direct time lock avanzato
Una forma avanzata di direct time lock, detta DTLe (Enhanced Diret Time Locked), è stata inserita nel Performer 3.4 e nelle ultime versioni. Il DTLe è utilizzato per sincronizzare il Performer all'interfaccia MIDI Time Piece per mezzo del codice SMPTE. Il DTLe è di verso dal DTL standard per il fatto che trasmette quattro frame di messaggi di avanzamento per ogni frame di SMPTE, invece di uno solo. Inoltre, i messaggi di posizionamento del DTL (full frame) sono stati espansi per includere il conteggio dei frame in SMPTE, e un identificatore del dispositivo (all'interno della rete MIDI Time Piece) che sta trasmettendo il DTLe. Il DTLe offre un netto vantaggio, rispetto al suo predecessore, dato che permette al Performer 3.4 di stabilire un legame di sincronizzazione con la macchina a nastro, senza fermare il transport. Perciò. quando il pulsante di Play del Performer è premuto, il programma si porta in sync, mentre l'audio o il video continuano ad andare. Inoltre, il MIDI Time Piece trasmette un messaggio di posizionamento del nastro approssimativamente una volta al secondo, in modo che l'utilizzatore abbia meno problemi di caduta del segnale o disfasamenti. Le versioni 3.4 o superiori del Performer sono necessarie per sincronizzarsi con un MIDI Time Piece attraverso il DTLe. Anche se il Time Piece non supporta i DTL meno recenti, il Perforrner 3.4 è in grado di farlo mediante l'uso di un convertitore DTL standard.
8.5.8
Sistemi di conversione da SMPTE a MIDI
Un convertitore SMPTE/MIDI è usato per leggere un codice SMPTE e convertirlo in un protocollo MIDI di sync, come time code MIDI, come Direct Time Lock, oppure come Song Position Pointer. Un convertitore SMPTE/MIDI può essere un dispositivo singolo, oppure le sue funzioni possono essere integrate in un sincronizzatore o in un sistema MIDI
297
LA SINCRONIZZAZIONE
Fig. 8.13
L'interfaccia/sincronizzatore/patchbay MOTU's MIDI Time Piece fornisce una completa conversione SMPTE/MIDI fra un registratore esterno a nastro e un dispositivo MIDI. (Fonte: Mark of the Unicorn, lnc.)
interfaccia/patchbay/sincronizzatore (fig. 8.13). Alcuni sistemi multitraccia analogici e digitali hanno al loro interno le funzioni di conversione SMPTE/MIDI, il che significa che un cavo MIDI che trasmette un MTC, o altre forme di sync MIDI, può essere direttamente collegato dal registratore in una combinazione interfaccia/sequencer, senza un hardware aggiuntivo (fig. 8.14).
8.6
La sincronizzazione audio digitale
Se questo capitolo fosse stato scritto prima dell' avvento dell' era digitale, esso sarebbe stato focalizzato su come sincronizzare fra loro i diversi dispositivi analogici e/o le macchine video. Il MIDI sarebbe stato un piccolo barlume negli occhi di alcuni progettisti, e non sarebbe esistita la necessità di analizzare la sincronizzazione fra diversi sistemi audio digitali e le loro controparti analogiche. Una discussione attuale sarebbe incompleta senza l'analisi della sincronizzazione nel contesto dei sistemi audio digitali e su hard-disk. Dato che l'audio digitale è un componente fondamentale nella produzione attuale,
sequencer
interfaccia MIDI
rr7ll
~~~----~M~T~C- 1~
Fig. 8.14
Esempio di registratore analogico multitraccia con porta interna SMPTE/MIDI, per sincronizzare un sistema MIDI esterno.
~
298
CAPITOL08
anche dell'audio per il video, è importante avere delle conoscenze estese della sincronizzazione digitale, se si lavora in una struttura in cui i dispositivi audio digitali devono essere sincronizzati fra loro, o con altri dispositivi video e analogici.
8.6.1
La necessità di un riferimento di tempo stabile
Il processo di mantenimento di un collegamento sincronizzato fra dispositivi audio digitali, o fra sistemi digitali e sistemi analogici, differisce profondamente dal processo usato per mantenere corrette le velocità relative fra transport analogici. La differenza è dovuta al fatto che un sistema digitale può raggiungere la sincronizzazione regolando il suo valore di riascolto (e perciò la velocità e il rapporto di intonazione), in modo da conformarsi con precisione alla velocità di riascolto esatta del transport master. Tutte le volte che un sistema digitale è sincronizzato a una sorgente master di time code, la necessità di una sorgente stabile di tempo è estremamente importante. Un così accurato riferimento temporale può essere richiesto per minimizzare il fenomeno di jitter (in questo caso una maggiore distorsione dovuta a veloci variazioni di intonazione). In altre parole, la velocità del programma della sorgente dovrebbe variare il meno possibile nel tempo, per prevenire qualunque effetto negativo nella qualità del segnale digitale riprodotto. Per esempio, tutte le macchine analogiche mostrano variazioni di velocità causate dallo scivolamento del nastro e dalle irregolarità di funzionamento del transport (una situazione frequente nel campo analogico è il wow e flutter). Se si dovesse sincronizzare un registratore su hard-disk con una sorgente analogica che presenta wow e flutter eccessivi, il sistema digitale sarebbe costretto a variare continuamente la sua velocità, in aumento o in diminuzione, per adattarsi con precisione alle variazioni di velocità del transport. La soluzione migliore, comunque, sarebbe quella di registrare il materiale di programma originale usando un riferimento di tempo estremamente stabile. Tale processo si incontra nel mondo della produzione video.
8.6.2
I black burst
Tutte le volte che un segnale video è copiato da una macchina a un'altra, è essenziale che i dati letti (che contengono le informazioni relative al video, al tempo, e ai dati immessi dall'operatore) siano copiati in perfetta sincronizzazione da un frame al successivo. Se ciò non viene fatto correttamente, si avranno molte interruzioni dell'immagine o, se va meglio, il passaggio di una linea nera verticale sull'area di filmato visibile. La copiatura di un video da una macchina a un'altra di solito non è un problema, dato che i videoregistratori che fanno la copia sono in grado di sincronizzarsi senza sbalzi alla macchina che sta riproducendo. Comunque una azienda di postproduzione video usa spesso un certo numero di supporti video, funzioni e controlli di editing, nella produzione di un singolo programma. Il mixaggio e il passaggio fra queste sorgenti può tradursi in un caos, senza alcuna sincronizzaziOne. Il risultato finale è che i clienti saranno poco soddisfatti. L'incubo della sincronizzazione può essere facilmente risolto usando una singola sorgente di riferimento temporale, detta generatore di black burst.
299
LA SINCRONIZZAZIONE
Esso produce un riferimento di tempo estremamente stabile (detto black burst o house sync), che ha una frequenza di impulso esattamente pari a 15734,2657 kHz. La funzione di questo segnale è quella di sincronizzare i frame video e gli indirizzi di codice di tempo, ricevuti o trasmessi da qualsiasi dispositivo video collegato nel sistema produttivo, in modo che il bordo più avanzato del frame o dell'indirizzo si trovino esattamente allo stesso istante di tempo (fig. 8.15). Collegando tutti i dispositivi audio e video a un solo riferimento di black burst, si è sicuri che i passaggi dei frame e delle velocità relative del sistema saranno precisi e stabili. Ciò si rivela esatto anche per le macchine analogiche, dato che i loro transport possono essere sincronizzati (come slave) a questo riferimento, minimizzando perciò qualunque wow o flutter presente.
8.6.3
I sistemi di sincronizzazione
L'audio digitale può avere la sua sorgente di sincronizzazione in uno o due punti: una sorgente interna o una sorgente esterna. Tutte le volte che un dispositivo digitale, libero da qualsiasi legame con altre apparecchiature, sta registrando un programma audio, la sorgente di dock è costituita dal suo oscillatore a cristalli di quarzo interno. Se invece due macchine sono usate per fare una copia digitale, la macchina che è in registrazione ricava il proprio dock da quella in riproduzione (fig. 8.16). Nel caso dei formati di trasmissione digitale AES/EBU e S/PDIF, questo dock è inserito nella sequenza stessa di bit, e non sono necessarie altre connessioni. In teoria, tutte le volte che un dispositivo digitale deve riprodurre un programma audio, che sia sincronizzato con un riferimento di tempo esterno, la sua frequenza di campionamento deve essere variata in modo da conformarsi alle variazioni di quel riferimento. Nella realtà, i sistemi audio digitali possono sincronizzarsi in molti modi con diversi supporti audio o video, a seconda delle effettive applicazioni, e grado di accuratezza della sincronizzazione richiesto.
generatore di black burst
D
Fig. 8.15
Esempio di sistema i cui riferimenti temporali globali sono collegati a un segnale di riferimento di tipo black burst.
300
CAPITOLO 8
regolazione del tempo
Fig. 8.16
processare
Tutte le volte che un segnale è copiato digitalmente, il dispositivo che è in registrazione prende il suo riferimento temporale dall'impulso di clock della macchina che è in riproduzione.
Questi sistemi di sincronizzazione sono: wild (vale a dire selvaggio, nessuna sincronizzazione), SMPTE trigger, sync continuo e sync collegato al trigger.
8.6.4
~~~l)
Quando due segnali sono riprodotti senza alcuna forma di sincronizzazione, si dice che essi sono selvaggi o effettuati al volo, vale a dire non sono direttamente riferiti a una sorgente di time code (fig. 8.17). In queste condizioni, i diversi transport possono essere manualmente triggerati e il dispositivo digitale deriverà qualunque riferimento di dock soltanto dai cristalli interni. Per esempio, un lettore CD può essere usato per inserire in un video una traccia musicale indipendente dal tempo, oppure per effetti sonori. Bisogna solo premere il pulsante Play al momento giusto e si avrà l'effetto desiderato.
8.6.5
SMPTE trigger SYNC
È spesso usato per ottenere la sincronizzazione in modo veloce, in quasi tutti i tipi di supporti di produzione . . La sincronizzazione mediante trigger di solito viene effettuata posizionando all'interno di una playlist i vari contributi audio; questa può essere creata lavorando su un programma di sequencer MIDI (in modo da triggenire le informazioni di eventi sonori da un campionatore), all'interno di un programma di editing digitale (triggerando le informazioni dei soundfile dell'hard-disk), oppure all'interno di un sistema di editing video o altro, per triggerare un dispositivo esterno (per esempio un lettore CD professionale). Una volta che l'evento è triggerato, il dispositivo digitale riprodurrà l'evento in maniera wild, anche se la durata della riproduzione sarà relativamente stabile, dato che è basata sul dock interno proprio del dispositivo digitale (fig. 8.18). Per periodi di tempo lunghi, questa forma di sincronizzazione relativa non è abbastanza stabile, quando sia
301
LA SINCRONIZZAZIONE
Oh no! Gli alieni si preparano ad attaccare
Fig. 8.17
Un segnale di tipo wild è inserito manualmente senza alcun riferimento a una sorgente di time code.
invece richiesta una sincronizzazione assoluta (come si verifica nel caso di dialoghi sullo schermo in un segmento video di alcuni minuti). In queste condizioni è necessario un processo di sincronizzazione assoluta.
8.6.6
Continuous SYNC
Se si deve sincronizzare un segmento di notevole durata con una sorgente che contenga un timecode di riferimento, oppure se le informazioni di time code di una sorgente sono instabili (come accadrebbe se si usasse una macchina a nastro che presenti wow e flutter eccessivi), si dovrebbe usare il metodo noto con il nome di sincronizzazione continua in SMPTE, in modo da tenere in stretta sincronizzazione i due sistemi. Quando si usa la sincronizzazione continua (fig. 8.19), una volta che un file audio ha cominciato a riprodurre una parte audio, il dispositivo in questione comincia a leggere e a confrontare il suo valore di dock interno con il time code in arrivo, che viene fornito dal dispositivo master. In questo modo, il sistema audio digitale slave si porta velocemente al punto corretto di localizzazione SMPTE; in seguito, esso rimane in stretta sincronizzazione variando la
trigger
Fig. 8.18
All'occorrere di un trigger viene inviato un comando al dispositivo interessato che, basandosi sul proprio clock interno, riprodurrà il contributo richiesto.
302
CAPITOL08
trigger SMPTE
Fig. 8.19
Esempio di sistema che lavora in modo sincronizzazione continua.
sua frequenza di campionamento, per mantenere la coerenza di sincronizzazione. Ne deriva che qualunque variazione di velocità nel codice di tempo master viene seguita con precisione durante le riproduzione digitale. Bisogna ricordarsi che un riferimento di tempo master instabile può provocare un degrado nella qualità audio (dovuto alle eccessive variazioni della frequenza di campionamento, jitter). Si può rimediare a questo problema collegando entrambi i sistemi a una sorgente di time code master che sia stabile, per esempio un generatore di black burst, oppure escludendo la funzione di sync continuo, e quindi riascoltando l'audio nel modo SMPTE trigger standard.
8.6.7
Locked trigger SYNC
La sincronizzazione che usa questo metodo è molto simile al triggering che si basa su una playlist in SMPTE, per il fatto che i segmenti di audio digitale vengono riprodotti in corrispondenza di uno specifico indirizzo di time code. Dopo che è iniziata la riproduzione, il sistema comincia a basare il suo dock di tempo su una sorgente digitale master esterna, invece che sul proprio dock interno. Questa forma di sincronizzazione non è disponibile su tutti i sistemi, e può essere usata soltanto quando si fa adattare il tempo di sincronizzazione di un dispositivo audio digitale (per esempio un registratore su hard-disk) a un riferimento di tempo master (per esempio il world clock, l' SMPTE o il black burst).
8.7
Metodi di sincronizzazione brevettati per registratori multitraccia modulari
I registratori multitraccia modulari, come il Tascam DA-88 e l' Alesis ADAT, prendono una forma di sincronizzazione brevettata direttamente dalla sequenza di dati, assieme alle informazioni audio. Per permettere a questi sistemi di conformarsi alle forme più tradizionali di sync (SMPTE, MTC o black burst), si deve usare una apposita interfaccia (fig. 8.20), che può operare una trasformazione diretta da un formato di sincronizzazione all'altro, far sì che i registratori digitali vengano controllati da una sorgente di tempo esterna (o viceversa).
303
LA SINCRONIZZAZIONE
Fig. 8.20
Il sincronizzatore JL Cooper dataSYNC MIDI, per l' Alesis ADAT. (Fonte: JL Cooper Electron ics)
8.8
Riduzione della frequenza di campionamento
Si verifica quando la colonna sonora di un film è trasferita sul nastro di una videocassetta che è stata registrata usando il formato a colori standard NTSC. Il risultato di questo trasferimento è che si verificherà una discrepanza nel frame rate, pari a sei frame al secondo. Questa differenza è dovuta al fatto che il film scorre a 24 fr/s mentre il video scorre a 29,97 fr/s, e può essere facilmente compensata usando il processo detto riduzione 3: 2, che raddoppia tutti i frame numero quattro del film sulla copia in videocassetta. Similmente, le tracce audio devono essere ridotte in velocità, in modo da combaciare con la lunghezza e i tempi delle immagini. Se, per esempio, una traccia digitale è stata originariamente registrata alla frequenza di campionamento di 44, l kHz, il rapporto di riduzione porterebbe la frequenza a 44,056 kHz, mentre il materiale di programma registrato a 48kHz dovrebbe passare a 47,952 kHz.
9
L'amplificazione
Nel mondo dell'audio, l'amplificazione è usata per molteplici scopi: amplificare, equalizzare, combinare, distribuire o isolare un segnale. Può anche variare l'impedenza del segnale. Il centro nevralgico di un amplificatore è un dispositivo di regolazione che può usare la tecnologia dei tubi a vuoto, vale a dire le valvole, oppure i transistor a semiconduttori.
9.l
L'amplificazione
Per capire meglio come funziona in teoria il processo dell'amplificazione, possiamo fare un· analogia con il temine che fu usato inizialmente per designare i tubi a vuoto: le valvole (che è ancora un termine comune in Inghilterra e in altri paesi). Supponiamo di avere un tubo dell'acqua che possa tenere una grande pressione, e che a questo venga collegata una \ah o la che. quando entra in funzione, può controllare la pressione dell' acqua con uno sforzo minimo (fig. 9.1). Utilizzando questa valvola, si può controllare una grande pressione dell'acqua con un dispendio di energia minimo; in pratica, sia il tubo a vuoto sia il transistor funzionano in maniera simile. Un tubo a vuoto (fig. 9.2), per esempio, opera tramite un'alimentazione in continua che fornisce differenza di potenziale fra i due elementi, catodo e anodo (o placca). Fra questi due elementi si trova una rete agriglia metallica, che agisce come una valvola di controllo, per permettere agli elettroni di passare dalla placca al catodo. Piccoli cambiamenti nel livello del segnale sulla griglia della valvola, perciò, si traducono in variazioni corrispondenti e molto maggiori fra il catodo e la placca (fig. 9.3). Anche se il transistor (termine derivato da trans-resistor, vale a dire resistenza variabile) opera usando un principio elettrico diverso, l'analogia con le valvole espressa poco fa è ancora valida. La fig. 9.4 mostra lo schema basilare di un amplificatore con una alimentazione in continua applicata fra il collettore e l'emettitore del transistor.
L'AMPLIFICAZIONE
305
valvola di chiusura per il controllo del segnale
pressione proporzionale alla posizione della valvola
acqua ad alta pressione
Fig. 9.1
Una corrente che attraversa un tubo a vuoto o un transistor è controllata nella stessa maniera in cui una valvola controlla una grande massa d'acqua.
Fig. 9.2
Esempio di triodo, tubo a vuoto.
placca griglia
ingresso~ catodo
generatore di tensione continua
massa
Fig. 9.3
Piccole variazioni di tensione sulla griglia di un tubo a vuoto producono grandi variazioni di ampiezza ad esse proporzionali, fra la placca e il catodo.
306
CAPITOL09
Prendiamo nuovamente in considerazione la valvola. Se presentiamo una tensione di controllo alla base del transistor, è possibile creare una variazione proporzionale ma molto maggiore nella resistenza fra collettore ed emettitore, il che si traduce in una amplificazione complessiva all'uscita del dispositivo. Come dispositivo il transistor non è per sua natura lineare. Vale a dire, un segnale applicato alla base non produce una variazione corrispondente in uscita. La regione di operatività lineare di un transistor si trova fra la regione di interdizione e il punto di saturazione del dispositivo stesso (fig. 9.5). È in questa regione che una variazione nella corrente della base produce una variazione corrispondente nella corrente e nella tensione del collettore. Quando si opera in situazioni prossime alla regione di intedizione o alla saturazione, le linee di corrente della base non sono lineari, e l'uscita non somiglierà molto a ciò che è entrato. Per limitare il segnale alla sua regione operativa, si applica un segnale di bias in corrente continua alla base del transistor, per una ragione molto simile a quella per cui si applica un segnale di bias ad alta frequenza alle testine di registrazione - cioè per spostare il segnale nella regione lineare. Dopo che il bias è stato applicato, e si sono riscontrate caratteristiche di amplificazione ottimali, un amplificatore è limitato nella sua dinamica soltanto da due fattori: il rumore (che è il risultato del movimento termico degli elettroni all'interno del transistor e della circuiteria ad esso associata), e la saturazione. La saturazione di un amplificatore si raggiunge quando il segnale in ingresso ha un livello così alto che la tensione in uscita, data dalla tensione continua, non è sufficiente per produrre il valore richiesto di output senza una consistente distorsione nella forma d'onda. Ciò produce un effetto detto clipping (fig. 9.6). Per esempio, se un amplificatore ha una alimentazione di +24 volt, e sta operando con un rapporto di guadagno di 30 : l, un segnale in ingresso pari a 0,5 volt produrrà un segnale in uscita pari a 15 volt. Se l'input viene aumentato fino a l volt, il livello in uscita richiesto sarà di 30 volt; ma siccome la massima tensione in uscita è limitata a 24 volt, le parti dell'onda che oltrepassano tale livello saranno tagliate, generando distorsione, proprio in corrispondenza dei limiti superiori e inferiori della forma d'onda, in maniera tale che rimangono alloro livello massimo fino a quando il segnale non ritorna al di sotto del livello massimo. Il risultato della distorsione di amplificazione è la produzione di moltissimi armonici dispari, che sono immediatamente udibili con i transistor e con molti altri circuiti integrati.
~
collettore base
uscim
ingresso~
l
generatore di tensione
:=:::
massa
Fig. 9.4
Diagramma che mostra come piccole variazioni di corrente nella base del transistor possono produrre una gmde variazione di ampiezza ad esse proporzionali nel percorso fra il collettore e l'emettitore.
307
L'AMPLIFICAZIONE
l saturazione corrente
o
tensione
tensione del segnale in ingresso
Fig. 9.5
Principio di funzionamento di un transistor.
/
l
l
'
\
'
uscita
'
Fig. 9.6
Forma d'onda distorta.
l
308
CAPITOL09
feedback negativo
+V
Ein o-----+----1
>---+--- Eout
-V Fig. 9.7
9.2
Schema basilare di un circuito con amplificatore operazionale.
L'amplificatore operazionale
L'amplificatore operazionale, detto anche op amp, è un amplificatore a larga banda ed elevato guadagno, con alta impedenza in ingresso e bassa impedenza in uscita. Queste qualità fanno dell'amplificatore operazionale una pietra miliare per molti usi nella produzione audio e video. È sufficiente aggiungere alcuni componenti alla circuiteria originale per soddisfare le necessità operative. La fig. 9.7 mostra il classico schema di un op amp usato per amplificazione. Per ridurre il guadagno dell'op amp a livelli più stabili e meglio utilizzabili, spesso si usa un feedback loop negativo. La tecnica del feedback negativo fa passare una porzione del del segnale di output attraverso una resistenza lirnitatrice (che determina il guadagno) e lo fa ritornare al terminale di ingresso, negativo o che inverte la fase. Perciò una parte dell'output è rimandata all'input in controfase (jed back = rialimentata), riducendo il segnale di output complessivo. Il feedback negativo ha l'effetto ulteriore di stabilizzare l'amplificatore e di ridurre la distorsione.
9.2.1
Il preamplificatore
Uno dei tipi fondamentali di amplificatore, che si trova nella sezione di input delle consolle professionali e dei dispositivi di effettistica, è il preamplificatore o preamp. Questo tipo di amplificatore è di solito utilizzato per molti scopi, quali l'incremento del segnale molto basso di un microfono fino al livello di linea, fornendo un controllo variabile del guadagno sul segnale di ingresso a livello di linea, e conferendo altresì un certo grado di isolamento del segnale, da interferenze in ingresso o da condizioni non perfette di messa a terra o di tensione del segnale stesso. I preamplificatori sono spesso componenti importanti nel lavoro di ingegneria del suono, dato che essi possono determinare la sonorità che avrà un dato dispositivo o un sistema. Così come un microfono ha le sue caratteristiche sonore, non tutti i preamplificatori avranno caratteristiche uguali. Una considerazione di primaria importanza è come il dispositivo suona. La qualità dei suoi componenti è all'altezza della situazione? Usa valvole o transistor? È silenzioso o rumoroso? La risposta a queste domande è estremamente importante, nel caso che si stia
309
L'AMPLIFICAZIONE
R 1'
R3
R1
• incremento ..
~
taglio
R2 E;n o
Fig. 9.8
R'2 Eout
Circuito di equalizzazione per basse frequenze.
incrementando il segnale di un microfono fino a portarlo al li vello di linea, dato che un'estensione in dinamica che oltrepassi i 120 dB spesso è necessaria, per avere condizioni di ripresa di alta qualità. Se regolato in modo diverso, un preamplificatore con una gamma dinamica di 120 dB renderà una gamma di 100 dB, se usato assieme ad un microfono che abbia rumore proprio di 20 dB.
9.2.2
Gli equalizzatori
Un equalizzatore è un amplificatore dipendente dalJa frequenza. Nella maggior parte dei modelli attuali, l'equalizzazione (EQ) è raggiunta mediante l'uso di reti resisti ve/capacitive poste nel feedback loop negativo di un preamplificatore (fig. 9.8 e 9.9). Variando il design della circuiteria, si possono ottenere un'infinità di curve di equalizzazione.
9.2.3
Gli amplificatori sommatori
Un amplificatore sommatore, noto anche con il nome di amplificatore combinante attivo, è progettato per combinare assieme un numero qualsivoglia di input, fornendo altresì un alto grado di isolamento fra questi input (fig. 9.10). L'amplificatore è un componente importante nelle consolle, a causa del grande numero di segnali in ingresso che gli vengono assegnati, e che necessitano di un isolamento totale, al fine di separare ciascun input da tutti gli altri, mantenendo comunque una certa flessibilità nel controllo del segnale.
9.2.4
Gli amplificatori distributori
Spesso è necessaria una distribuzione dei segnali audio a molti dispositivi o percorsi del segnale. Laddove sia richiesta una potenza aggiuntiva (per esempio nel caso della distri-
310
CAPITOL09
incremento
R2
Fig. 9.9
±·
taglio
C1
R2_
Circuito di equalizzazione per alte frequenze.
buzione del segnale alle cuffie), si usa un amplificatore distributore. In questi casi, l' amplificatore può anche non fornire un guadagno (e viene quindi detto amplificatore a gain unitario), ma amplifica la cotTente fornita a una o più linee (fig. 9.11).
9.2.5
Gli amplificatori da isolamento
Un amplificatore usato per isolare i segnali combinati nel suo ingresso, come avviene per un amplificatore sommatore, può anche fornire un isolamento elettrico e di massa, fra l'output di un dispositivo e l'input di un altro. Un esempio di amplificatore da isolamento è la direct box, la quale, oltre a ridutTe l'impedenza, isola le masse e i potenziali di uno strumento elettrico, o di un amplificatore, dagli ingressi microfonici della consolle. A -------o----1
B--_.
o----1 o-----1 o-----1 o----1
"">----o uscita
l
ingressi
\
'------o-----1
c
-------o---~ 0---~
0---~
o---~
o-----1
Fig. 9.10
Isolamento fra segnali diversi in un amplificatore sommatore.
=A+ B
311
L'AMPLIFICAZIONE
~
Eo1
~
Eo2
~
Eo3
~
Eo4
~
Eo5
Ein
Fig. 9.11
9.2.6
Amplificatore distributore.
Gli amplificatori conYertitori di impedenza
Un'altra applicazione degli amplificatori può essere quella di variare l'impedenza di un segnale. Il convertitore di impedenza di un microfono a condensatore ne è un tipico esempio; in questo caso una impedenza non utilizzabile, di valore elevatissimo, viene ridotta a 200 Q.
9.2.7
Gli amplificatori di potenza
La funzione di un amplificatore di potenza (power amp) (fig. 9.12, 9.13, 9.14) è quella di elevare la potenza di un segnale fino allivello a cui uno o due monitor possono arrivare allivello di volume desiderato. Gli amplificatori di potenza presentano diversi problemi. Per esempio, i transistor non amano lavorare alle alte temperature. che sono spesso generate da un amplificatore durante una lunga sessione di lavoro. ai li velli che si usano in studio o nei concerti. Le alte temperature di funzionamento si possono tradurre anche in variazioni dei valori di risposta e di performance di di storsione. Alcune misure di protezione, per esempio quella termica o di fusione, devono essere prese per garantire l'affidabilità ad alti livelli operativi. Molti dei nuovi modelli di amplificatori sono in grado di proteggere le circuiterie in molte situazioni a rischio, come ad esempio apparecchiature in corto, apparecchiature con impedenze non compatibili o circuiti aperti (senza carico di impedenza). Gli amplificatori professionali attuali sono di solito progettati per lavorare con carichi di impedenza che vanno da 4 Q a 16 Q, anche se moltissimi modelli sono stati disegnati per avere un valore pari a 8 Q nominali. Una precauzione importante che bisogna prendere quando si collega un amplificatore alle casse, è quella di essere sicuri che l' amplificatore sia in grado di fornire una potenza sufficiente per far funzionare il sistema di monitor. Se la sensibilità del sistema (dB SPL/W/m2 ) è troppo bassa affinché la potenza a pieno regime dell'amplificatore possa portare il sistema allivello di SPL voluto, ci potrebbe essere una tendenza a sovraccaricare l'amplificatore fino a livelli di distorsione del segnale, e ciò si tradurrebbe in un aumento della distorsione dei monitor. Inoltre, nel breve istante in cui il segnale va in distorsione, il segnale presente nei monitor contiene componenti di alto livello in corrente continua, che potrebbero danneggiare, bruciandoli, i fili delle bobine.
312
Fig. 9.12
CAPITOLO 9
Amplificatore di potenza. professionale, QSC's USA-850. (Fonte: QSC Audio Productions, lnc.)
Fig. 9.13
Crown Macrotech 2400, amplificatore di potenza, stereo. (Fonte: Crown lnternational)
Fig. 9.14
Hafler Pl500 Trans-nova, amplificatore di potenza bilanciato, utilizzato in studio come rifeòmento. (Fonte: Hafler Professional, divisione della Rockford Corp.)
L' AMPLIFICAZIONE
313
Ve (segnale di controllo a O + 5 volt in tensione continua)
Fig. 9.15
9.2.8
Amplificatore a guadagno controllato in tensione, VCA.
Gli amplificatori a guadagno controllato in tensione (VCA)
Fino a ora abbiamo parlato di amplificatori il cui livello di output è direttamente proporzionale allivello del segnale di input. Una eccezione è costituita dall'amplificatore a guadagno controllato in tensione (detto VCA). In questo caso il livello del programma audio è funzione della tensione in corrente continua (di solito fra O e 5 volt) che è applicata all' input di controllo del dispositivo (fig. 9.15). Quando la tensione di controllo aumenta (in relazione alla posizione dei fader), il segnale relativo viene attenuato proporzionalmente. È quindi usata una tensione esterna per variare il livello del segnale audio. L'automazione della consolle e i processori di segnale analogici automatizzati usano molto la tecnologia dei VCA. Nell'automazione dei sistemi di equalizzazione si usa anche l'equalizzazione controllata in tensione, che varia l'equalizzazione di un equalizzatore in funzione di una tensione di controllo in corrente continua.
9.2.9
Gli amplificatori a controllo digitale
Un altro sistema che si basa su un input di controllo esterno, per variare i livelli di amplificazione e di attenuazione, è il DCA, vale a dire l'amplificatore a controllo digitale. Anche se è più costoso e meno usato del VCA, il DCA si può trovare nei casi in cui una o più sorgenti di segnale analogico devono essere controllate direttamente da una sorgente digitale (per esempio un computer, un processare digitale di segnale, oppure un pannello di controllo). I DCA vengono implementati nella progettazione di consolle di mixaggio controllate digitalmente, circuiterie di controllo del gaio, amplificatori di potenza controllati da un computer e generatori di funzioni. Un esempio di DCA di alta qualità è l' Analog Devices LOGDAC AD7111 (fig. 9.16). Questo chip è in grado di derivare un livello da una parola digitale a 8 bit (sorgente di controllo di ingresso), e di attenuare il segnale di input analogico per una estensione di 88,5 dB, con una risoluzione di 0,375 dB.
·-·-·~
314
CAPITOL09
ingresso analogico
uscita analogica
12345678
ingressi dei controlli digitali
Fig. 9.16
Diagramma a blocchi del circuito controllato digitalmente Analog Devices AD7111.
lO Le consolle per la produzione audio
Lo scopo di una consolle per la produzione audio (fig. 10.1) è quello di dare all'operatore la possibilità di un controllo totale sul volume, sul timbro, sul bilanciamento e sul posizionamento nello spettro stereofonico di quei segnali che si presentano nella sezione di ingresso, siano essi generati da microfoni, da strumenti elettronici, da effetti o registratori. La consolle per la produzione audio dovrebbe anche fornire i mezzi per inviare questi segnali velocemente e in maniera affidabile a qualunque dispositivo appropriato nello studio o nella contro} room, in modo che possano essere registrati e monitorati correttamente. La consolle e il tecnico del suono possono essere paragonati rispettivamente a una tavolozza e ali' artista, per il fatto che la consolle dà una superficie di controllo creati vo sulla quale il fonico può sperimentare e mescolare i suoni in tutte le maniere possibili. Prima dell'introduzione dei registratori multitraccia, tutti i suoni che dovevano far parte di una registrazione erano mixati assieme - contemporaneamente - durante una esecuzione dal vivo. Se il materiale registrato- detto mix- non era soddisfacente, o se i musicisti avevano commesso alcuni errori, si doveva ripetere il brano, fino a quando il bilanciamento e la performance desiderati non erano raggiunti. Con la disponibilità di registratori multitraccia, il processo di produzione delle registrazioni attuali è cambiato radicalmente, e di solito è composto di tre fasi: registrazione, sovraincisione e mixaggio.
10.1
La registrazione
La registrazione implica il processo fisico di registrare su nastro strumenti elettronici o strumenti suonati in diretta. Dal punto di vista logistico questo processo può essere attuato in molti modi diversi, compresi i seguenti: • tutti gli strumenti musicali utilizzati in un brano possono essere registrati contemporaneamente su nastro;
316
Fig. 10.1
CAPITOLO IO
Consolle Solid State Logic SL-4000 G Plus nello studio Town House di Londra. (Fonte: Solid State Logic)
• gli strumenti elettronici, le cui parti sono state in precedenza arrangiate e messe su sequencer per formare le tracce fondamentali di un brano, possono essere registrati sulle varie tracce di un multitraccia, in modo che, in un secondo tempo, si possano aggiungere le tracce di voce, gli altri strumenti che suonano in diretta e altri ancora; • i musicisti che suonano in diretta possono registrare le tracce che formano lo scheletro del brano (sia strettamente dal vivo sia facendo riferimento a tracce MIDI, preventivamente messe su sequencer). Gli altri strumenti e le tracce di voce possono essere aggiunti in un secondo tempo. Le ultime due fra queste procedure sono di gran lunga le più comuni nella registrazione della musica pop. Le tracce fondamentali risultanti, alle quali altre tracce possono essere aggiunte in seguito, sono dette tracce ritmiche, basilari (bed tracks). Queste importanti tracce contengono gli strumenti che danno la base ritmica della canzone e di solito sono le tracce di batteria, basso, chitarra ritmica e tastiere. Si può aggiungere una traccia guida di voce, per aiutare i musicisti e il cantante stesso a capire il tempo corretto e il feeling del brano. Il numero e il tipo di strumenti scelti, l'organizzazione delle tracce, e altre importanti decisioni, di solito sono determinate dal produttore. Per ottene-
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
317
re la miglior performance e il miglior prodotto finale possibili, il produttore deve anche tenere conto dei gusti personali degli artisti e dei suggerimenti tecnici del fonico. Quando si registra musica pop, ciascuno strumento è di solito registrato su una traccia separata del master multitraccia, o su due tracce stereo (fig. 10.2). Ciò viene attuato connettendo ciascun microfono in un modulo di ingresso della consolle (sia direttamente nel mixer stesso, sia in un pannello degli ingressi situato nello studio), regolando correttamente il guadagno lungo il percorso del segnale all'interno del canale, e poi assegnando ciascun segnale a una linea di uscita della consolle, la quale è infine assegnata alla traccia prescelta sul registratore multitraccia. L'aspetto interessante di questo processo è che, anche se il monitoraggio è importante in questa fase, le variazioni definitive di volume, di caratteristiche timbriche e di posizionamento stereofoniche possono essere fatte in un secondo momento, vale a dire durante la fase di mixaggio. Se si presenta la necessità, si possono registrare più strumenti su una traccia sola, o su una coppia di tracce stereo, assegnando ciascun canale di ingresso del segnale alla stessa linea di uscita (output bus) della consolle (processo noto col nome di grouping). Si possono poi bilanciare i livelli relativi dei segnali combinati, l'equalizzazione, e così via, sia monitorando il segnale che dalla consolle viene indirizzato alle tracce selezionate, sia monitorando il segnale che ritorna dalla macchina stessa (fig. 10.3). A differenza del primo esempio. in cui ciascuno strumento era registrato su una traccia singola, bisogna fare molta più attenzione nel determinare il volume, il timbro e il posizionamento quando si inviano. raggruppandoli, più segnali a una sola traccia o una coppia di tracce stereo. Come regola generale, è molto più difficile apportare cambiamenti alle tracce registrate che contengono i segnali di più sorgenti, dato che le variazioni fatte su uno strumento possono influenzare direttamente gli altri. Ciascun segnale registrato su un multitraccia andrebbe registrato al livello più alto possibile, senza far andare in distorsione il nastro, senza tenere conto dei livelli di bilanciamento dei singoli strumenti sulle altre tracce. La registrazione al livello più alto possibile aiuta a raggiungere il miglior rapporto segnale/rumore su ciascuna traccia del nastro, in modo che il prodotto finale non sia danneggiato dal fruscio del nastro o dal rumore dei preamplificatori. La fase di regi stmzione è di vitale importanza per ottenere un buon risultato finale. Le tracce ritmiche
Fig. 10.2
Quando si registra musica pop, ciascuno strumento è di solito registrato su una traccia separata (o su tracce stereo), su un registratore multitraccia a nastro.
318
CAPITOLO IO
ingressi ai canali
Fig. 10.3
Più strumenti possono essere registrati su una sola traccia, o su una coppia di tracce stereo, assegnando ciascun canale di ingresso allo stesso bus di uscita della consolle.
sono spesso la spina dorsale di un brano, e registrarle male significa partire con il piede sbagliato. Ottenere un buon suono su nastro (sia dal punto di vista musicale sia da quello tecnico), senza doversi affidare sempre alla filosofia possiamo migliorarlo in fase di mix, mette il fonico sulla buona strada per avere il miglior prodotto possibile.
10.1.1 Il monitoraggio Dato che l'artista, il produttore e il tecnico del suono devono essere in grado di sentire come sono registrati gli strumenti e come suonano in fase di riascolto, e dato che i livelli dei segnali che sono stati registrati su nastro non tengono conto del loro contributo all'interno del bilanciamento complessivo, bisogna fare un diverso mixaggio per monitorare quanto si è già passato su nastro. Come vedremo più avanti in questo capitolo, si può monitorare il risultato di un nastro multitraccia in diversi modi. Nessun metodo è assolutamente giusto o sbagliato: si deve invece scegliere quello che si sposa meglio con il proprio stile personale di produzione. Indipendentemente dal metodo scelto, i risultati tecnici complessivi dovranno essere, in generale, i seguenti: • durante il processo di registrazione, ciascun segnale inviato a una traccia del registratore multitraccia è anche mandato alla sezione di bilanciamento dei monitor (ritorni macchina) (fig. 10.4), in modo che i diversi gruppi di strumenti possano essere mescolati (tenendo conto del bilanciamento, del posizionamento e degli effetti voluti) e poi mandati ai main monitor della contro} room; • allo stesso modo, nella maggioranza dei casi, si prepara un mix di monitor completamente diverso che possa essere inviato alle cuffie dei musicisti nello studio. In effetti, si può verificare l'esigenza di avere due o più mix di riferimento (mix cuffie) separati a seconda delle richieste dei musicisti. I segnali di uscita del registratore vengono inviato alla sezione che gestisce i ritorni macchina sia nella fase di registrazione sia in quella di sovraincisione che in quella di riascolto, in modo che i bilanciamenti e i posizionamenti monitorati non debbano essere cambiati.
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
319
monitor della contro! room
Fig. 10.4
10.2
Durante le registrazione, ciascun segnale può essere inviato alla sezione di monitoraggio del mix, nella quale i diversi strumenti sono mixati e successivamente inviati ai monitor principali della contro} room.
La sovraincisione
Gli strumenti che non sono presenti durante la performance originale possono essere aggiunti sul nastro multitraccia, mediante un procedimento detto sovraincisione. In questa fase, i musicisti ascoltano in cuffia le tracce registrate in precedenza e suonano contemporaneamente ad esse. Si possono anche correggere in un secondo tempo errori commessi dai musicisti durante un brano che, complessivamente, è stato eseguito in maniera corretta, oppure se c'è la necessità di aggiungere altri strumenti alle tracce basilari, in modo da portare a compimento il brano stesso. Le nuove esecuzioni sono registrate in sincrono con quelle originali e sono messe su tracce non registrate, o su tracce che contengono parti che non sono più necessarie. Quando si sovraincide una traccia con un registratore multitraccia analogico, è importante ricordarsi di mettere nel modo sync le tracce che dovranno essere in riascolto durante il procedimento di sovraincisione (nel modo sync le testine di registrazione fungono da testine di riascolto per i canali prescelti, in modo da mantenere una corretta sincronia). La maggior parte dei registratori multitraccia attuali può essere messa nel modo sync master, il che opera il passaggio automatico dal modo monitor di input a quello sync, eliminando perciò la necessità sopra menzionata di un cambiamento manuale. Per avere ulteriori dettagli sul riascolto in sync, fare riferimento al cap. 5.
10.3
Il mixaggio
Dopo che tutte le parti musicali desiderate sono state eseguite e registrate, con piena soddisfazione degli artisti e del produttore, può iniziare la fase di mix o mixaggio. A questo punto gli ingressi dei canali del mixer ricevono il segnale di uscita del multitraccia. Spesso questa operazione viene fatta disponendo la consolle in modo mixdown, oppure mettendo gli switch microfono/linea, sugli ingressi della consolle corrispondenti alle tracce del registratore, nella posizione line o tape. Si riascolta quindi il nastro master ripetutamente, mentre si eseguono per ciascuna traccia le regolazioni di livello,
320
Fig. 10.5
CAPITOLO lO
Consolle Mackie 32-8, su supporti, con sezione di meter MB-32, e opzione sidecar (che permette di aggiungere ai canali esistenti altri 24 canali). (Fonte: Mackie Designs, lnc.)
di equalizzazione, degli effetti e del posizionamento. Mediante questo processo artistico, i segnali registrati individualmente sono mescolati assieme in un segnale composito esteso, mono o stereo, che viene inviato dalle uscite della consolle al registratore su cui andrà il mixaggio master. Quando si sono fatti un certo numero di rnixaggi e si è scelta una sola versione, questa registrazione è detta mix finale, e può quindi andare a far parte, con altre canzoni o produzioni del progetto, del prodotto finale.
10.4
Le consolle analogiche professionali
Quasi tutte le consolle analogiche per la produzione audio usate negli studi di registrazione professionali, come quelle che si vedono nella fig. 10.5, 10.6 e 10.7, sono progettate con controlli e funzioni simili. Esse differiscono principalmente nell'aspetto, nella disposizione dei controlli, nei processori di dinamica interni, nelle funzioni di assegnazione del segnale, e per come incorporano l'automazione ed eventuali funzioni di reca/l (richiamo). Prima di approfondire in dettaglio il funzionamento di una consolle, bisogna capire uno dei concetti fondamentali di tutta la tecnologia audio: il percorso del segnale. Come avviene per tutti i sistemi audio, la consolle di registrazione può essere scomposta a seconda dei diversi percorsi del segnale. Identificando ed esaminando le componenti individuali che operano contemporaneamente per formare questa catena, si può capire il funzionamento di qualunque mixer o consolle, indipendentemente dalla sua grandezza o dalla sua complessità. Il modo per comprendere questi sistemi è quello di capire che ciascun componente ha un input e un output che hanno una sorgente audio e una destinazione associate (fig. 10.8). In questa catena, l'output di ciascun componente sorgente deve essere connesso all'input del dispositivo che lo segue, fino alla fine del percorso. Se si interrompe un collegamento in questa catena sorgente - destinazione, non può passare nessun segnale. Anche se questo può sembrare un concetto molto semplice, è la
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
Fig. 10.6
321
Consolle di registrazione AMEK 9098. (Fonte: AMEK U.S. Operations, l ne.)
Fig. 10.7
Consolle Solid State Logic SL-8000 G. (Fonte: Solid State Logic)
-
322
CAPITOLO 10
selettore di ingresso/regolazione del guadagno
mandate ausiliarie
EQ
pan pot fader
Fig. 10.8
Schema semplificato del percorso del segnale in un canale 1/0.
nostra ancora di salvezza quando siamo nei guai con apparecchiature, cavi e percorsi del segnale. Un segnale audio passa da una apparecchiatura di controllo, o di elaborazione, alla successiva, fino a che non si ottiene l'effetto o raggiunge la destinazione desiderati. Il percorso del segnale per ciascun input di una consolle moderna segue un percorso verticale dall'alto verso il basso attraversando la striscia di input notà con il nome modulo di 110 (di ingresso/uscita) (fig. 10.9a e 10.9b); il nome deriva dal fatto che tutte le circuiterie elettroniche associate a qualsiasi combinazione traccia - canale sono poste tutte insieme in un singolo circuito stampato, che è fisicamente connesso con ciascuna striscia di input. Dato che le circuiterie elettroniche del modulo 1/0 sono interne, possono essere sistemate in una struttura modulare principale in diversi modi, per far fronte nella maniera migliore alle necessità presenti o future della produzione in un determinato studio di registrazione. La natura di tipo plug-in dei moduli 1/0 li rende intercambiabili e facilmente estraibili, per la manutenzione. I prossimi paragrafi prendono in esame i vari stadi di input di una consolle professionale per la produzione audio. Anche se le consolle hanno disposizioni diverse, questa introduzione dovrebbe fornire alcuni elementi basilari per la comprensione dei moduli 1/0.
10.4.1 L'ingresso del canale La sezione di ingresso del canale (fig. 10.10a e 10.10b) serve per ottimizzare il livello del segnale all'ingresso del modulo 1/0, prima che sia ulteriormente processato e assegnato. Si possono selezionare sia gli input di linea che quelli microfonici, ciascuno con controlli di livello variabili, detti pad o trim. L'estensione del guadagno microfonico di solito varia da +20 dB a +70 dB con l'aggiunta di un pad di attenuazione, mentre il trim di linea ha una escursione che può variare da 20 dB a 30 dB. I trim sono un componente necessario, dato che l'uscita di un microfono è di solito molto bassa (da -45 a -55 dB),
LE CONSOLLE PER l .A PRODUZIONE AUDIO
Controlli di ingresso del canale. Comprendono un potenziometro, a trim, per ingressi a livello di linea e un potenziometro che comanda un preamplificatore microfonico con ampia dinamica di guadagno. Sono presenti anche l'invertitore di fase e l'alimentazione phantom singola.
a)
Mandate ausiliarie. Spesso questa sezione gestisce tutte le mandate agli effetti di una consolle (spesso viene utilizzata per creare mix personalizzati da inviare alle cuffie dei vari musicisti). Viene usata per creare submix, mono o stereo, di un certo numero di canali che è a discrezione del fonico. Questi submix sono indipendenti tra di loro.
b) Fig. 10.9
323
Matrice di assegnazione del canale. È in grado di distribuire il segnale alle tracce di un registratore multitraccia (a ciascuna singolarmente o a tutte contemporaneamente). L'indicazione delle assegnazioni è mostrata tramite LED. L'indirizzamento dei gruppi tramite pan consente l'assegnazione stereofonica ai canali pari o dispari, e fra i canali di sinistra o di destra , di un qualunque bus di mixaggio stereo selezionato .
Sezione di controllo dinamico. Si trovano tutti i processori di dinamica: compressore, limiter ed expander (anche un gate). Questa sezione pe rmette all'utilizzatore di processa re facilmente la dinamica di un segnale e senza dover utilizzare altri processori esterni alla consolle.
Sezione di equalizzazione. Serve per compensare mancanze o variazioni nella risposta in frequenza di un segnale in ingresso. Si possono utilizzare fino a 4 bande a controllo di frequenza, variabili in maniera continua e sovrapposte, con ampiezza di banda (Q) regolabile e possibilità di incremento o attenuazione (dB). Spesso si trovano anche filtri passa alto o passa basso per attenua re i segnali indesiderati (per esemp io i rumori di fondo, l'effetto prossimità o il fruscio del nastro).
Fader di uscita principale. A ciascun modulo di ingresso corrisponde un fader di uscita (che determina il livello) e un pan pot (che determina il posizionamento del segnale nello spettro stereofonico o in quello surround , quindi destra/sinistra e fronte/ retro) . Di solito questa sezione include anche i controlli di Solo/Cut e dei gruppi di segnali.
Consolle Solid State Logic SL-AOOO Plus. a) Modulo ingresso/uscita. b) Modulo ingresso/uscita. (Fonte: Solid State Logic)
324
CAPITOLO lO
a)
b) Fig. 10.10 Modulo di ingresso di un canale. a) AMEK 9098. b) SSL SL-8000 G Plus.
(Fonte: AMEK U.S. Operation, lnc.) (Fonte: Solid State Logic)
e necessita di un amplificatore apposito per essere elevata e adattarsi ai vari livelli microfonici in uscita, in modo che si possa ulteriormente elaborare il segnale senza un rapporto segnale/rumore degradato. Quando un segnale rnicrofonico o di linea aumenta fino a un livello per cui l' output del preamplificatore è superiore a +28 dBm, si verifica una evidente distorsione. Per evitare che ciò accada, il segnale in ingresso deve essere ridotto, sia ruotando semplicemente il potenziometro del trim sia inserendo nel circuito un pad di attenuaziOne. L'uscita del preamplificatore spesso è inviata a un interruttore che permette di invertire di 180° la fase del segnale in ingresso, per compensare un cavo o un microfono fuori fase. Dopo il preamplificatore si possono trovare filtri passa basso o passa alto, in modo che l'operatore possa eliminare tutti i segnali estranei, come il fruscio del nastro o il rumore di sottofondo a bassissima frequenza.
10.4.2 L'equalizzazione La sezione successi va nel canale è quella di equalizzazione, che riceve il segnale direttamente dalla sezione di input. L'equalizzatore è usato per compensare o eliminare le alterazioni o le discrepanze presenti nello spettro delle frequenze presenti del segnale audio. Sulle consolle più grandi, gli equalizzatori forniscono fino a quattro bande di controllo continuamente variabili, con una ampiezza di banda variabile (Q) e un valore di incremento o di taglio di 18 dB. Gli interruttori di EQ in/out permettono al tecnico del suono di immettere nel circuito l'equalizzazione scelta in maniera silenziosa. Per esempio, la banda delle frequenze medie di un Mackie 8-bus (fig. lO.lla) ha un Q variabile, da 3 ottave a 1112 di ottava. Le bande sulle quali agiscono i controlli di frequenza sono le seguenti: incremento/taglio alle basse - 80 Hz fisse, alle medio basse - da 45 Hz a 3 kHz, alle medio alte - da 500 Hz a 18 kHz e alle alte- 12 kHz fisse. Altri equalizzatori presenti sulle consolle sono mostrati nelle fig. lO.llb e 10.1lc.
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a)
325
b)
Fig. 10.11 Sezione di equalizzazione. a) Serie 8-Bus. b) AMEK 9098. c) SSL SL-8000 G Plus.
(Fonte: Mackie Designs, lnc.) (Fonte: AMEK U.S. Operations, lnc.) (Fonte: Solid State Logic)
l 0.4.3 I punti di insert Molti mixer o consolle permettono di interrompere la catena del segnale dopo l'equalizzazione. In questo punto, si può usare un punto di accesso di inserto di mandata/ritorno diretto (fig. 10.12), per mandare il segnale audio a livello di linea a un processare esterno. Il segnale elaborato può essere poi fatto ritornare direttamente e facilmente nel percorso del segnale nel modulo di ingresso. I processori di dinamica, gli equalizzatori e gli effetti sono di solito inseriti nella catena in modo che influenzino soltanto il segnale che passa attraverso il canale 1/0 selezionato. Tutti quegli effetti o processori di segnale che devono occuparsi di più segnali presenti sulla consolle (di solito i riverberi e gli effetti in generale) non sono assegnati in questo modo al percorso del segnale, ma attraverso le mandate ausiliarie. Fisicamente i jack di send e return possono essere accessibili sul pannello posteriore della consolle come due jack separati, come jack tip ring sleeve (nella forma di jack stereo che fornisce rispettivamente il segnale di send, di return e quello comune), oppure sulla patch bay della consolle.
'~
! l
326
CAPlTOLO 10
qualsiasi apparecchiatura (anche datata)
l inserti
®
mandata
® ritorno
Fig. 10.12 Percorso di segnale con send/retum diretto.
10.4.4 La sezione delle mandate ausiliarie Le mandate ausiliarie di solito gestiscono tutte le mandate agli effetti e alle cuffie. Queste sezioni (otto o più su una sola consolle) sono usate per creare mix separati e controllabili di uno o di tutti gli input m ono o stereo disponibili (fig. l 0.13 e 10.14). A differenza dei punti di insert, una mandata ausiliaria può accogliere un numero qualunque di segnali, e può in seguito inviare questo mix a un dispositivo esterno oppure a un amplificatore. Una mandata ausiliaria può servire per molti scopi. Per esempio, un certo numero di mandate mono possono essere usate per inviare il segnale a processori esterni, riverberi o altre apparecchiature, mentre un'altra mandata mono può essere impiegata per un monitor posizionato in un'altra stanza, per utilizzarne le di verse caratteristiche acustiche. Una coppia stereo di mandate può servire per inviare un mix in cuffia a due musicisti che devono aggiungere una parte su alcune tracce libere. In effetti le mandate servono per innumerevoli scopi; le mandate 3 e 4 possono inviare un segnale satellitare in diretta a una emittente televisiva a Mosca, che poi rimanda il segnale a New York, mentre la l invia il segnale a una cassa microfonata da 3 pollici: tutto dipende da voi, dalla vostra necessità e dalla vostra creatività.
10.4.5 La sezione di controllo dinamico Molte delle consolle più costose hanno una sezione di controllo della dinamica all'interno del modulo I/0 (fig. 10.15). Questa sezione permette all'utilizzatore di processare ingresso 2 ingresso 3 ingresso 1 lt~~·=:l
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ingresso n
1';".~~· , ,
mandata 1 mandata 2 mandata 3 mandata 4 mandata 5 mandata 6
Fig. 10.13 Le mandate ausiliarie sono utilizzate per creare submix, di alcuni o di tutti i segnali in ingresso, per una uscita stereo o mano.
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
327
a)
b)
Fig. 10.14 Sezione delle mandate ausiliarie. a) Serie 8-Bus. b) AMEK 9098. c) SSL SL-8000 G Plus.
c)
(Fonte: Mackie Designs, lnc.) (Fonte: AMEK U.S. Operations, lnc.) (Fonte: Solid State Logic)
ciascun segnale in ingresso con grande facilità, e senza dover utilizzare tonnellate di altri dispositivi separati. Inoltre offre spesso la possibilità di effettuare la compressione,
-
328
CAPITOLO 10
Fig. 10.15 Sezione di controllo dinamico di un SSL SL-8000 G Plus. (Fonte: Solid State Logic)
la limitazione e l'espansione (e anche l'applicazione di un gate). Una spiegazione completa dei controlli di dinamica, e della terminologia relativa, si trova nel cap. 11.
10.4.6 La sezione di monitor Supponendo che tutti i segnali siano stati registrati su nastro allivello più alto possibile, senza tenere conto del bilanciamento musicale relativo fra le tracce, si rivela necessario un sistema per creare un mixaggio nella control room. Di conseguenza una sezione di monitor stereo separati deve essere posta nella consolle (fig. l 0.16), in modo da fornire la possibilità di controllo sui livelli, sul posizionamento e sugli effetti, affinché ciascuna traccia - che sia inviata al multitraccia o che da esso ritorni - possa essere mixata per ricreare un bilanciamento musicale. I metodi usati per monitorare le tracce durante la registrazione variano spesso da consolle a consolle, così come da persona a persona. Anche in questo caso non ci sono metodi assolutamente giusti o sbagliati; tutto dipende dal tipo di attrezzature che si stanno utilizzando, e dal ingresso 1 ingresso 2 ingresso 3
ingresso n
uscita monitor sinistra uscita monitor destra
Fig. 10.16 La sezione di monitoraggio può essere utilizzata per creare un mix bilanciato anche durante una sessione di registrazione.
LE CONSOLLE PER LI\ PRODUZIONE A LJ DIO
329
input
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Fig. 10.17 Sezione dei fader piccoli.
proprio stile di lavoro. I paragrafi seguenti descrivono alcuni dei più comuni approcci al monitoraggio.
10.4.6.1 Il monitoraggio in linea Molte fra le consolle più recenti incorporano una sezione di 1/0 con fader piccoli. o small fader (fig. 10.17), alla quale il segnale registrato può essere inviato direttamente dal multitraccia o dal mixer (dipende dal modo operativo selezionato), Nel sistema di monitoraggio standard (fig. 10.18a), gli small fader sono usati per regolare il livello di monitoraggio delle tracce a questi associate. Nel modoflip (fig. 10.18 b), lo small fader è usato per controllare il livello di segnale che viene mandato al nastro, mentre il large fader può essere usato per controllare i livelli di bilanciamento dei ritorni. Questa fun zione permette di mettere i livelli di mandata al registratore multi traccia, che non \ engono cambiati troppo spesso durante la sessione, al riparo da variazioni indesiderate. mentre i livelli di monitoraggio che si usano più di frequente sono assegnati ai ben più accessibili fader principali. Questo assetto con small fader si trova spesso sulle consolle statunitensi e sta diventando sempre più usato nelle consolle di nuova produzione.
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a) Fig. 10.18 Modo di monitoraggio dei fader picco l i. a) Modo standard.
330
CAPITOLO 10
b)
Fig. 10.18 Modo di monitoraggio dei fader piccoli. b) Modo flip.
10.4.6.2 Sezione di monitor separata Alcune consolle inglesi (in particolare quelle di produzione meno recente) hanno una sezione di monitor completamente separata, nella parte destra della consolle (fig. 10.19). Questa sezione è, essenzialmente, una sezione di ingresso per mixare sia i segnali degli output bus sia i segnali di ritorno dalla macchina. Il vantaggio di questa consolle è che petmette di usare, durante la fase di mixaggio, molti input aggiuntivi per i ritorni degli effetti, per gli input degli strumenti elettronici, e così via. Durante la fase di registrazione, la consolle è suddivisa in una parte più grande ed è necessaria una certa concentrazione per evitare di confondersi fra la sezione di monitoraggio e quella di mandata al registratore, durante una sessione complessa.
10.4.6.311 monitoraggio a inserimento diretto Tutte le volte che si usa una consolle che non ha nessuno dei due precedenti sistemi di monitoraggio, si ha a disposizione una terza possibilità. Questo approccio usa i punti di insert send e retum di ciascun modulo. Alla mandata insert si presenta il segnale che percorre il canale, dopo la sezione di equalizzazione; questo viene inviato direttamente all'ingresso del multitraccia. Il segnale di uscita della pista corrispondente viene fatto rientrare nel banco attraverso l' insert return dello stesso canale di mandata, sostituendosi così al segnale originale e proseguendo nel suo percorso lungo il canale, incontrando le
sezione degli ingressi Q.~ .1 , , 1 1
l. ,
sezione di monitor
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Fig. 10.19 Alcune consolle inglesi hanno una sezione di monitoraggio separata, nella parte destra del banco.
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
331
mandata alla traccia 1
ritorno dalla traccia 1
Fig. 10.20 Inserendo direttamente le mandate e i ritorni del registratore nel percorso del segnale, si può monitorare facilmente una traccia.
mandate ausiliarie, il pan pot e il fader principale (fig. 10.20). Se si usa questo approccio al monitoraggio, il segnale di input è inviato alla traccia sul nastro; il livello è regolabile tramite il trim miclline. Il segnale di ritorno dalla traccia corrispondente è quindi inviato all'ingresso della sezione degli effetti, in modo da poterlo mixare assieme all'effetto desiderato, senza influenzare il livello del segnale che va sul nastro. Mettendo la traccia sul nastro in sync o in playback non si andrà ad agire sul mixaggio, perché le uscite del multitraccia sono già state assegnate al mix con il loro bilanciamento appropriato. Questo approccio può essere utilizzato con profitto sulle consolle più grandi, che hanno anche altri dispositivi di mixaggio. L'unico inconveniente potenziale è il notevole numero di cavi necessari per collegare gli input e gli output in andata e in ritorno dal multitraccia.
10.4.7 L'assegnazione dei canali Dopo il fader principale che invia il segnale al multitraccia, il segnale stesso viene mandato alla matrice di assegnazione dei canali (fig. l 0.21 a e 10.21 b), che può distribuire il segnale a una qualunque o a tutte le tracce del multitraccia. Se per esempio il microfono del cantante è inserito nell'ingresso numero 14, il tecnico del suono potrebbe assegnare il segnale alla traccia 14 premendo il pulsante corrispondente a quella traccia sulla matrice. Se è necessario fare una sovraincisione sulla traccia 15, tutto ciò che il tecnico del suono deve fare è disabilitare il pulsante numero 14 (semplicemente premendolo di nuovo), e assegnare il segnale al numero 15. Molte fra le consolle più recenti e più piccole hanno un solo pulsante per l'assegnazione alle tracce pari o dispari, le quali possono essere selezionate individualmente usando il pan pot relativo. Perciò, premendo il pulsante indicato con 5/6 e ruotando il pan a sinistra, il segnale viene inviato soltanto all'output bus numero 5. Questo semplice approccio permette la creazione facilitata di submix, che a sua volta consente di inviare a una coppia di tracce sul multitraccia più segnali di input.
10.4.8 Il fader di uscita Ciascun modulo di input ha un fader di uscita - che determina il livello - e un pan pot (panoramic potentiometer) -che determina il posizionamento destra/sinistra del segnale
·332
CAPJTOLO l O
a)
b)
c)
Fig. 10.21 Sezione del canale relati\·a all'assegnazione. a) Serie 8-Bus. b) AMEK 9098. c) SSL SL-8000 G Plus.
(Fonte: Mackie Designs, lnc.) (Fonte: AMEK U.S. Operations, lnc.) (Fonte: Solid State Logic)
nello spettro stereo. Di solito questa sezione (fig. 10.22 a e 10.22 b) include la funzione di solo/cut, che ha le seguenti funzioni: • solo. Opera come una funzione di monitor. Quando è premuto su un canale, tutti gli altri sono automaticamente messi in mute, permettendo al fonico di ascoltare soltanto il segnale del canale scelto, senza influire sulle uscite della consolle, sia quelle principali sia quelle dirette al multitraccia, durante una registrazione o un mixaggio. Nella fase di mixaggio, questo pulsante può essere programmato per escludere i segnali di tutti gli altri canali (che possono contenere, per esempio, rumori estranei o passaggi musicali indesiderati); • cut o mute. Elimina tutti i segnali in ingresso e in uscita sul canale selezionato. Un cut master permette di agire su più canali tramite un solo pulsante.
10.4.9 Il bus di uscita Oltre al concetto di percorso del segnale, occorre comprenderne un altro di uguale importanza, vale a dire quello di bus (a volte buss), che è parte integrante della progettazione di una consolle. Il bus può essere inteso come una singola conduttura elettrica che percorre la consolle in senso orizzontale (fig. 10.23). Questo percorso del segnale spesso è fisicamente costituito da un filo di rame di grande sezione, oppure da un singolo filo
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
a) Fig. 10.22 Sezione del fader di uscita. a) AMEK 9098. b) SSL SL-8000 G Plus.
333
b)
(Fonte: AMEK U.S. Operation, lnc.) (Fonte: Solid State Logic)
su una connessione a nastro, che percorre tutta la larghezza della consolle. Può essere visto come un punto di congiunzione elettrica che permette di inserire un segnale nel bus, dove può essere mixato con tutti gli altri segnali presenti. Essi possono essere fatti uscire dal bus e assegnati a una particolare destinazione, per esempio agli output della consolle, alla mandata al registratore e alle mandate ausiliarie degli effetti. In maniera molto simile ad un autobus di città, il bus del segnale segue un percorso preciso e permette ai segnali stessi di entrare o uscire in un qualunque punto di tale percorso. Se si osserva il modulo del canale verticalmente, si possono individuare molti punti in cui il segnale viene portato fuori del modulo stesso, e su un bus output posto in senso orizzontale. Le mandate ausiliarie, le mandate monitor, l'assegnazione ai canali e gli output principali sono tutti esempi di bus. Si può notare che lo stesso controllo delle mandate ausiliarie è duplicato in senso orizzontale lungo la consolle. Allo stesso modo questi controlli sono legati fisicamente a un bus di mandata orizzontale nel quale i diversi contributi di segnale dai canali di input vengono indirizzati, per poi giungere alla loro destinazione finale: l'output della mandata ausiliaria. Un esempio di bus stereo è l'output ste-
CAPITOLO IO
334
mandata effetti 1 livello generale della mandata
Fig. 10.23 Esempio di bus della mandata effetti.
reo principale del mixer; dopo essere stato regolato dal fader di ciascun modulo, il segnale viene bilanciato fra destra e sinistra (usando il pan pot) sui bus di uscita destro e sinistro. L' output principale è una combinazione di tutti i vari segnali di input e può essere inviato al registratore master.
10.4.10 La patch bay I vari componenti di una consolle sono fra di loro collegati nella patch bay (detta anche patch panel). Una patch bay comune è raffigurata nella fig. 10.24. La patch bay è un pannello che, in una situazione ideale, presenta un ingresso per ciascuno dei singoli componenti della consolle, o delle altre apparecchiature presenti nella control room. Si dice che un ingresso della patchbay è normalizzato con un altro se il segnale passa automaticamente fra i due ingressi, quando non si ha un jack inserito in nessuno dei due (fig. 10.25). Quando un jack viene inserito in uno o in entrambi gli ingressi, si dice che si è interrotta la normalizzazione fra i due ingressi (fig. 10.26a e 10.26b).
a)
b) Fig. 10.24 La patch bay. a) Patch singola in più moduli rack. b) Patch con etichettatura per identificare gli ingressi.
335
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
~
polo freddo
t
polo freddo
l
polo caldo massa
polo caldo .,._---,___ _ ___, massa
..
..
dal preamplificatore
all'equalizzatore
Fig. 10.25 Jack normalizzato; l'uscita del preamplificatore è normalizzata con l'ingresso dell'equalizzatore.
Lo scopo di interrompere le connessioni normalizzate è quello di permettere al tecnico del suono di usare dei cavi per collegare dei dispositivi diversi, o addizionali, fra i due componenti collegati in normalizzazione. Per esempio, un limiter può essere temporaneamente inserito fra l'uscita del preamplificatore microfonico e l'ingresso dell'equalizzatore della consolle. Lo stesso limiter può essere in seguito collegato tra l'uscita del registratore e un ingresso di linea della consolle. Altri utilizzi comuni della patch bay sono quello di escludere (bypassare) componenti difettosi o quello di cambiare il percorso del segnale per ottenere un determinato effetto. I jack della patch bay di solito sono del tipo bilanciato tip-ring-sleeve, con due conduttori più la massa. Sono usati nei circuiti bilanciati (fig. l 0.27 a) e si trovano in due modelli standard: telefonico militare e telefonico sottile. I jack e gli ingressi sbilanciati hanno solo i connettori tip e sleeve (fig. 10.27 b).
10.4.11 I meter Tutti gli input, tutti gli output di linea e, dove possibile, tutte le mandate agli effetti possono essere valutati (misurati) tramite un meter che mostra il livello del segnale.
Fig.10.26 Un jack inserito nell'uscita o nell'ingresso relativi al preamplificatore microfonico interrompe una connessione normalizzata. a) Accesso all'uscita del preamplificatore. b) Accesso ali' ingresso dell'equalizzatore.
336
CAPITOLO lO
a)
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b)
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polocaldo massa
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polocaldo massa
Fig. 10.27 Connessioni tra jack maschio e jack femmina. a) Bilanciata. b) Sbilanciata.
Se il livello del segnale che viene inviato al nastro è troppo basso, il fruscio sarà fastidioso in fase di riascolto. Se il livello è troppo alto, il nastro - ed eventualmente anche gli amplificatori della consolle o del registratore a nastro - può distorcere il segnale. Si ottiene un corretto livello di registrazione quando la lettura più alta sul meter è prossima allo zero, anche se livelli leggermente superiori o inferiori non saranno errati (fig. 10.28 a, b, c). In una consolle per la registrazione multitraccia esistono due tipi di sezioni di metering: quelli con display a LED, vale a dire a barre luminose, e quelli a VU meter (fig. 10.29). I VU meter spesso hanno tanti indicatori quante sono le tracce, e spesso sono in grado di leggere alternativamente sia il livello del bus di uscita sia il livello in ingresso al multitraccia, nel modo registrazione, sia il livello dei ritorni dalla macchina nel modo playback o overdub (sovraincisione). Sulle consolle più grandi, i display a LED o a barre luminose hanno il vantaggio di permettere la scelta fra una lettura media (VU) e una di picco.
a)
b)
c) Fig. 10.28 Letture date dai VU meter. a) Troppo bassa. b) Troppo alta. c) I livelli all'interno dell'area grigia sono corretti.
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
337
Fig. 10.29 Un esempio di display a LED a barre luminose e VU meter.
10.5
La tecnologia delle consolle digitali
Con l'avvento dell'audio digitale, l'assegnazione e l' elaborazione del segnale, così come l'aspetto e la tecnologia delle consolle, stanno subendo una rivoluzione nei principi di progettazione. Molte delle nuove consolle di registrazione e dei mixer digitali usano tecnologie digitali per assegnare un segnale audio (assegnazione alle tracce, mandate e ritorni ausiliari, on/off del canale, EQ in/out e così via), con l'aiuto di microprocessori. L'utilizzo delle tecnologie digitali rende possibile sostituire con un solo pulsante - assegnabile digitalmente, o con una serie di reti di pulsanti digitali altamente affidabili- molti degli switch costosi e, se di tipo discreto, potenzialmente difettosi, che sono necessari per la selezione delle tracce e per altre funzioni sui mixer interamente analogici. In ogni caso il grande vantaggio è che, siccome queste funzioni di assegnazione e, in molti casi, di livello del segnale sono codificate digitalmente, diventa molto semplice immagazzinare e salvare nella memoria di un computer le informazioni riguardanti la disposizione delle assegnazioni e dei livelli dinamici, per un richiamo completo e virtualmente istantaneo in qualunque momento. Due sono i tipi di consolle digitali attualmente disponibili: le consolle analogiche a controllo digitale e quelle interamente digitali. Entrambi questi tipi stanno acquisendo una notevole popolarità; si trovano in molte configurazioni diverse e in una vasta gamma di prezzi. Anche se entrambi questi tipi di consolle si interfacciano con i percorsi del segnale in modi diversi rispetto alle loro controparti analogiche, bisogna ricordarsi che il percorso del segnale è concettualmente uguale: il segnale audio passa da un dispositivo di controllo o di elaborazione al successivo, fino a quando non si raggiunge l'effetto o la destinazione desiderati.
10.5.1 Le consolle analogiche a controllo digitale In una consolle di questo tipo (fig. 10.30), il segnale viene distribuito ed elaborato in forma analogica; tuttavia il controllo su tutti i parametri della consolle viene effettuato nel dominio digitale. Nella maggioranza dei casi ciò significa che la superficie di controllo della consolle (che contiene tutti i potenziometri, fader e tutti i pulsanti) invierà i suoi parametri di controllo sotto forma digitale. Queste informazioni digitali sono quindi trasmesse a una interfaccia che controlla direttamente lo smistamento di tutti i segnali analogici sia in ingresso sia in uscita, l'azionamento degli switch e la gestione dei livelli. Dato che il controllo sui parametri del segnale viene effettuato ne] dominio digitale,
338
CAPITOLO IO
e il sistema non è più influenzato dalle necessità della struttura di percorso del segnale nel dominio analogico, l'interfaccia di controllo e la sua disposizione possono essere differenti rispetto alla configurazione fisica tradizionale della consolle analogica. Un modo nel quale possono essere disposti i controlli su una consolle analogica a controllo digitale è per mezzo di una serie di sezioni di parametri master, ognuna delle quali rappresenta le singole sezioni di elaborazione o di assegnazione, con i relativi parametri, che si possono trovare nel percorso del segnale. Premendo un pulsante associato sul canale di input, si atti va il controllo sui parametri delle sezioni desiderate per quel determinato canale. Per esempio, la fig. 10.31 mostra che premendo un pulsante di funzione sul modulo di input numero 5, l'intero insieme dei controlli si attiva e viene mostrata, in un display, la configurazione di quel canale in quel momento. Le conseguenze delle variazioni apportate a tale configurazione possono essere ascoltate in tempo reale fino a che si ottiene la configurazione desiderata. Premendo un altro pulsante di parametro su un altro canale, si possono effettuare tutte le regolazioni per quel canale. Un altro metodo per controllare i parametri di una consolle è quello di posizionare fisicamente un display di lettura associandolo a ciascun punto di controllo di un modulo di ingresso - nei punti simili a quelli che si trovano su una consolle analogica (fig. 10.32a e 10.32b). Usando questo sistema di verifica dei controlli, si può agire ruotando il potenziometro associato al parametro voluto in modo semplice, portandolo nella sua nuova regolazione - proprio come se si operasse su una consolle analogica. In generale questo sistema è più costoso del precedente, dato che sono necessari più indicatori di lettura, manopole di controllo e sistemi di interfacciamento di controlli digitali. Il vantaggio palese è comunque quello di avere un accesso istantaneo (sia fisico che visuale) a tutti questi parametri contemporaneamente.
Fig.10.30 Consolle analogica a controllo digitale Euphonix CS2000. (Fonte: Euphonix)
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
339
sezione centrale di controllo dei parametri
l Fig. 10.31 Un gruppo centrale di controlli dei parametri può essere assegnato a un modulo di ingresso specifico o a una funzione.
10.5.2 Le consolle interamente digitali Nelle consolle di questo tipo (fig. dalla 10.33 alla 10.35), i segnali analogici in ingresso sono convertiti direttamente in dati digitali (o sono inseriti direttamente nella catena della consolle come dati digitali), e vengono assegnati ed elaborati dal sistema interamente nel dominio digitale. All'uscita della consolle, il segnale può essere riconvertito in forma analogica o rimanere in quella digitale, per essere registrato sia su un registratore multitraccia sia su un registratore master. Dato che tutti i dati audio, di elaborazione e di assegnazione sono digitali, la completa automazione del sistema e un veloce richiamo della configurazione globale della consolle (detta scena), possono essere registrati direttamente nella memoria del computer e, nel caso di sistemi più economici, possono essere immagazzinati, come messaggi di controllo MIDI, in un sequencer MIDI separato. Come nel caso delle consolle analogiche a controllo digitale, il pannello frontale può essere molto diverso rispetto alla disposizione tradizionale analogica. I parametri dei controlli possono essere messi ai lati o centralmente. In effetti si stanno evolvendo nuovi sistemi per aiutare l'uomo a utilizzare queste apparecchiature al meglio.
11
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a)
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b)
Fig. 10.32 I controlli di tipo analogico su parametri digitali offrono una lettura e un accesso immediati a una funzione audio. a) Display di lettura, numerico. b) Display a LED disposti in cerchio.
340
CAPITOLO IO
Fig. 10.33 Mixer digitale Yamaha ProMix 01. (Fonte: Yamaha Corporation of America)
Fig. 10.34 Consolle digitale di registrazione e produzione AMS Neve Logic 2. (Fonte: AMS Neve)
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
341
Fig. 10.35 Sistema di produzione digitale SSL Axiom. (Fonte: Solid State Logic)
10.6
L'automazione della consolle
Nella registrazione multitraccia, il prodotto musicale definitivo di solito non è pronto prima della fase di mixdown. Ogni canale della consolle al quale arriva un segnale dal nastro multitraccia (o da altre sorgenti) spesso avrà il suo volume, riverbero, equalizzazione e assegnazione particolari. Se moltiplichiamo ciascuna di queste regolazioni per 24 o più tracce, e aggiungiamo i volumi delle mandate e dei ritorni ausiliari, compressori e limiter, e altre funzioni di elaborazione del segnale, diventa evidente che il processo di mixaggio è molto difficile da controllare da parte di un solo tecnico del suono. Ne deriva che i mixaggi devono essere provati ripetutamente, in modo che il tecnico stesso memorizzi su quali controlli deve intervenire, quanto essi debbano essere variati e in quale punto devono avvenire questi cambiamenti. Non è raro perdere 12 ore per mixare un difficile brano musicale, prima di ottenere un mixaggio soddisfacente. Spesso i mix devono essere rifatti unicamente perché il fonico si è dimenticato una variazione semplicissima ma fondamentale dei controlli. Il produttore e il tecnico del suono sono a conoscenza di quando e come i controlli devono essere variati, ma le qualità di destrezza e di memoria richieste per eseguire tale compito spesso vanno oltre le capacità umane. Una soluzione a questo problema è quella di fare il mixaggio con l'aiuto dell'automazione della consolle. Un tale sistema è in grado di tenere in memoria e ricreare alcune o tutte le disposizioni, o cambiamenti, effettuati dal fonico in un brano. Ciò permette un miglioramento continuo, fino a quando non si otterrà un mixaggio soddisfacente. Oltre a fornire delle mani in più, un mixaggio automatizzato può essere di grande aiuto se si dovrà tornare nello studio molto tempo dopo, per cambiare il mixaggio stesso, oppure se è necessario approntare un mix diverso per un altro supporto (per esempio una versione mono per la radio o per l'ultimo video del gruppo su MTV).
342
CAPITOLO 10
10.6.1 Lo scanning In pratica, un sistema di automazione dinamica può variare dall'essere in grado di sentire soltanto le posizioni del fader del volume e le funzioni degli switch relativi ai livelli, fino a essere un sistema completamente automatizzato che può memorizzare e richiamare tutte le funzioni dinamiche di una consolle. Questa sorprendente funzione viene attuata fotografando ciascuna funzione di controllo automatizzata della consolle, in maniera sequenziale, determinando la disposizione dei livelli o lo stato degli switch a cui ogni controllo si trova in un preciso istante, e quindi convertendo questi livelli (che spesso sono in forma di livello di tensione) in una parola digitale analoga. Dopo che sono stati convertiti, i dati digitali possono essere memorizzati come archivio o per future modifiche e/o riascolto. Il tempo necessario per fotografare tutti i controlli della consolle, una volta sola, è detto frequenza di scano di aggiornamento, e di solito è misurata in millisecondi. Nel significato usato qui, aggiornamento si riferisce al campionamento ripetuto effettuato da un codificatore di tensione - una volta ogni passaggio - per creare nuovi dati da immagazzinare. L'aggiornamento si riferisce anche alla ripetuta modifica delle tensioni rilevate, in risposta a ogni nuovo ciclo di dati che vengono inviati al decodificatore. La frequenza di aggiornamento deve essere abbastanza alta da fornire una precisa registrazione delle azioni del tecnico del suono. Per esempio, se il fonico attenua, sfumandolo, il livello di un segnale di 5 dB ogni secondo, e l' encoder fotografa il controllo corrispondente una sola volta al secondo, il programma memorizzerà una sola variazione di 5 dB, piuttosto che una attenuazione continua (fig. 10.36a). Se la frequenza di scan aumenta fino a 50 ms, il programma memorizzerà delle variazioni di 0,25 dB , che approssimano più da vicino una attenuazione continua (fig. 10.36b). L'uscita del decodificatore può essere anche filtrata per eliminare questi piccoli passaggi della tensione in corrente continua che è stata ricostruita, in modo che le variazioni di livello non siano a scalini. Maggiore è la frequenza di scan, minore è il filtraggio necessario, perché i cambiamenti molto piccoli sono percepiti come una variazione continua. La frequenza di scan è limitata solo dalle capacità di memoria dell'unità, e dal tempo necessario al processare per codificare e decodificare i corrispondenti valori di tensione. Il programma mette in atto due tipi diversi di funzioni: funzioni di switch e funzioni dinamiche. Le prime hanno solo due stati e possono essere usate per i due stati del segnale, on e off
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O:l
O:l
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~
~
~
Qi
Qi
-5
a)
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b)
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Fig. 10.36 Esempio di fade di durata l secondo e di attenuazione 5 dB al secondo. a) Se l'aggiornamento viene fatto solo una volta al secondo, il fade sarà codificato come una variazione singola netta di 5 dB. b) Se l'aggiornamento viene fatto ogni 50 ms, il fade sarà codificato come 20 diminuzioni di 0,25 dB ciascuna.
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
a)
segnale di ingresso
343
~ ~ swit~ on/off
segnale di ingresso
b)
Fig. 10.37 Funzioni di selezione e di automazione dinamica. a) Funzione di selezione. b) Funzione dinamica.
(fig. 10.37 a), quando non sia necessario un controllo continuo. Un controllo di funzione dinamica può essere usato per variare una funzione fra il valore minimo e quello massimo, per esempio il livello di un fader (fig. 10.37 b).
10.6.2 L'automazione VCA L'automazione delle consolle è spesso resa possibile dall'uso di amplificatori ed equalizzatori a guadagno controllato in tensione, detti VCA e VCE rispettivamente, da codificatori/decodificatori di dati (CPU), e da memorie di immagazzinamento dati (fig. 10.38, 10.39a e 10.39b). I VCA sono usati per controllare il livello del segnale audio in funzione di una tensione di controllo esterna in corrente continua, mentre i VCE cambiano la risposta in frequenza di un amplificatore in funzione delle tensioni in corrente continua applicate ai loro ingressi di controllo. In una consolle progettata per il mixaggio automatizzato, i VCA, i VCE (opzionali su alcune consolle) e la strumentazione di assegnazione digitale svolgono molte delle funzioni dei fader, degli equalizzatori e dei pulsanti. I controlli fisici, d'altro canto, sono semplicemente usati per applicare una tensione di controllo variabile in corrente continua ai loro rispettivi controlli di tensione. Ingresso 1
.
.
lngre~SO n ruV~A Ingresso controllato
Fig. 10.38 Diagramma semplificato di automazione basata su VCA.
344
CAPITOLO 10
a)
b) Fig. 10.39 Automazioni basate su VCA, Otto-34 e Ultramix Pro. a) La Otto-34 si inserisce direttamente nell'insert di qualunque consolle e fornisce un'automazione basata su un VCA, oltre a una patchbay di 19", in formato rack, permettendo all'utilizzatore un accesso diretto a questi punti di insert. b) Software di automazione Ultramix, per Macintosh. (Fonte: Mackie Designs, lnc.)
l VCA permettono di raggruppare più segnali pur mantenendoli separati. Dato che non c'è passaggio di segnale audio nell'input di controllo del VCA, o viceversa, si può usare una sola sorgente di tensione di controllo per regolare un qualunque numero di VCA, mantenendo comunque una completa separazione dei segnali audio che sono controllati. Il vantaggio di questo raggruppamento è che, dopo che si è fatto il bilanciamento tra i diversi strumenti, il loro livello complessivo può essere governato tramite un solo fader, invece di dover cambiare il volume di ciascun canale singolo. Se si usa una consolle non automatizzata, ciò può essere fatto in due modi: tutti i segnali sono rnixati su un canale solo della consolle e il mix è poi inviato tramite un fader, per controllare il livello globale (fig. 10.40a), oppure i segnali sono tenuti separati e vengono controllati tramite un fader multicanale di gruppo (fig. 10.40b). In quest'ultimo modo, il numero di tracce, controllabili tramite un fader, dipende dal numero di canali disponibili sul fader multicanale. Nella fig. 10.40 c, un solo fader è usato per controllare i livelli di tensione di ciascun fader di controllo che, alternativamente, invia il segnale all'ingresso di controllo del singolo VCA. Nella fig. 10.40d, l'uscita di ciascun VCA è proporzionale alla somma dei suoi canali e dei segnali di controllo dei gruppi. L'attenuazione è pari a O dB
345
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
submaster uscite combinate 1+2+3
a) 3
-~-_.J
amplificatori elevatori
fader relativo a più canali
b)
c) 2
2
3 switch on/off relativo ai gruppi
3
.--- tensione in continua
o---..~
3
fader del gruppo
2
Fig. 10.40 Variazione del livello di più segnali tramite un controllo unico. a) Mixaggio di segnali analogici tramite un submaster. b) Si può conservare la separazione utilizzando un fader di gruppo. c) Un fader di gruppo costituisce una sorgente singola principale di continua, per tutti gli ingressi dei controlli dei VCA ·
346
CAPITOLO lO
tensione in corrente continua ingresso del controllo del canale ingresso del controllo del gruppo
d)
2
2
"'"
2
3
gruppo
>---ingresso del controllo del canale ingresso del controllo del gruppo
3
>--- -3 ingresso del controllo del canale ingresso del controllo del gruppo
Fig. 10.40 Variazione del livello di più segnali tramite un controllo unico. d) Una singola sorgente di tensione continua fornisce la tensione di controllo principale per un certo numero di fader a controllo VCA.
se la somma delle tensioni di controllo è O V. All'aumentare di tale somma, aumenterà anche l'attenuazione. Se si usa una tensione di controllo basata su VCA, i livelli degli strumenti che sono messi in un singolo canale audio possono essere controllati da un solo fader di submix, o di raggruppamento, oppure di sotto-raggruppamento. Ciò viene fatto controllando l'invio della tensione in corrente continua al fader di raggruppamento; i VCA possono quindi essere selezionati nella posizione on oppure off simultaneamente, tramite un solo switch. Per esempio, se una sezione di fiati registrata su diverse tracce deve essere fatta partire a metà di una canzone, ma alcuni di essi incominciano leggermente in anticipo rispetto agli altri, il tecnico del suono può effettivamente escludere i VCA fino al momento in cui i fiati incominciano a suonare, e poi può inserirli tutti assieme tramite un pulsante master automatizzato. Analogamente, se una traccia non presenta rumore e va in playback nel momento giusto, si può collegare a essa un noise gate, e la tensione di controllo del noise gate può essere usata per far partire tutte le altre tracce, quando la traccia senza rumore entra in play. Gli ingressi dei controlli possono essere raggruppati assieme assegnando un fader a un gruppo dal numero ben preciso, che a sua volta fornisce la sorgente di tensione in corrente continua per tutti i VCA che sono connessi a quel particolare gruppo.
10.6.3 Modi operativi L' automazione VCA opera in tre modi basilari: scrittura, lettura e aggiornamento.
10.6.3.1 Il modo scrittura In questo caso, il programma legge il valore del livello di ingresso di controllo in corrente continua, per ciascuno dei dispositivi controllati in tensione nella consolle, in una certa
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
347
sequenza, molte volte al secondo, codificando queste informazioni sulle tensioni di controllo in forma digitale, che possono essere memorizzate per un uso successivo. La maggior parte dei sistemi attuali immagazzinano questi dati in un computer in modo che possano essere tenuti in un hard disk e in seguito ripresi. Dato che ogni tensione di controllo rappresenta una posizione dei controlli della consolle, le tracce dati contengono la registrazione di come i controlli della consolle erano regolati durante ciascun ciclo di lettura. Per poter ricostruire le posizioni memorizzate, i dati devono essere sincronizzati con il materiale del programma; per questo motivo, nella maggior parte dei sistemi di automazione prende come riferimento temporale l' SMPTE inciso su una traccia del multitraccia.
10.6.3.1 Il modo lettura In questo caso i controlli della consolle non forniscono più le tensioni in corrente continua ai rispettivi ingressi di controllo. Il programma legge dalla memoria le informazioni relative ai controlli e le invia attraverso la sua sezione di codifica, la quale le riconverte in tensioni in corrente continua e, successivamente, applica queste tensioni agli ingressi dei relativi dispositivi controllati in tensione. Quando si riascolta il nastro master e le tracce di dati, le tensioni in corrente continua controllano la disposizione dei livelli della consolle, creando un mix identico a quello che aveva dato origine alla traccia di dati. Se, dopo aver ascoltato le tracce mixate automaticamente nel modo lettura, il tecnico del suono o il produttore decidono che alcune funzioni devono essere variate, si può andare in modo scrittura solo per queste funzioni specifiche, mentre i controlli automatici delle altre sono bloccati, }asciandoli in modo lettura. Le tensioni in corrente continua create dai decodificatori e dali' operazione manuale sulla consolle sono quindi codificate e memorizzate come un .file merge, che può essere aggiornato fino a quando non si ottiene il mix desiderato. Se solo una parte del mix deve essere riprogramrnata per una certa funzione, si può andare in modo scrittura su quella funzione, nel punto in cui si devono apportare i cambiamenti. Per avere cambiamenti poco evidenti fra il controllo automatico e quello manuale, vale a dire senza salti di livello, il controllo manuale deve essere regolato in modo che le tensioni in corrente continua che esso crea siano uguali a quelle ri-create dal decodificatore. Ciò viene fatto regolando manualmente i controlli con l'aiuto di indicatori luminosi di annullamento (o barre di indicatori del livello dei fader, che si possono vedere sullo schermo di un computer o su un video), connessi in modo da leggere le differenze fra le tensioni in corrente continua generate automaticamente e quelle generate manualmente, per ciascuna funzione (fig. 10.41a e 10.41b). Quando la tensione generata manualmente dal movimento del fader è uguale a quella memorizzata, il tecnico del suono può passare dalla funzione di lettura a quella di scrittura, senza variazioni di livello. Dopo che si è entrati in modo scrittura, le variazioni applicate al fader verranno memorizzate nel programma.
10.6.3.3 Il modo aggiornamento Questo modo elimina la necessità di dover ottenere manualmente il livello in precedenza memorizzato, prima di entrare in modo scrittura. In questo modo, la disposizione è variata per addizione o per sottrazione in base alla tensione memorizzata, piuttosto che tramite una completa riscrittura. Il vantaggio di questo processo è che se alcune variazioni di livello erano state fatte correttamente, tranne che per il livello di volume della traccia, il
348
CAPITOLO 10
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11
b) Fig. 10.41 Indicatori di livello delle tensioni relative dei VCA. a) Le luci degli indicatori di nulla mostrano l'eventuale differenza di tensione tra l'effettiva posizione del fader e quella che proviene dal computer. b) Gli indicatori grafici a barre forniscono una indicazione visuale, di facile lettura, per i valori delle tensioni relative fader/controlli. (Fonte: AMEK U.S. Operations, lnc.)
volume complessivo può essere variato senza dover mettere in atto di nuovo tutte le altre variazioni di livello. I nuovi cambiamenti nel rnix sono automaticamente mescolati con le variazioni di livello che si erano scelte in precedenza, e poi vengono memorizzati. La corrispondenza di livello fra le tensioni nuove e quelle precedenti è ottenuta mettendo manualmente i controlli nella posizione indicata dal costruttore della consolle automatizzata, in modo da non provocare nessun aumento o diminuzione quando si entra in modo aggiornamento. Una volta entrati in questo modo, i fader possono essere mossi come si desidera e, quando si esce da questo modo, il livello è fatto ritornare al valore precedente all'aggiornamento. A questo punto si può rimanere in modo aggiornamento, lasciando il fader nella sua posizione neutra, oppure tornare in modo lettura.
10.6.4 I fader automatizzati servoassistiti Un altro sistema di automazione delle consolle usa il sistema di automazione con fader servoassistiti (detto anche moving faders). A differenza del sistema basato sui VCA, in
LE CONSOLLE PER LA PRODUZIONE AUDIO
349
cui i livelli di tensione in corrente continua controllano i livelli dell'automazione, il fader è in questo caso un vero e proprio attenuatore (resistivo), mosso automaticamente da un servo-motore. Perciò, durante il riascolto di un mixaggio automatizzato, i fader si muovono da soli in relazione ai dati memorizzati. I fader servo assistiti non hanno le possibilità di modi di lettura, scrittura o aggiornamento separati, dato che sono sistemi a impulso. Spesso, l'unica cosa che si deve fare per portare i livelli in una nuova posizione è tenere premuti i fader, che sono sensibili al tocco, e spostarli nella collocazione desiderata. Il computer che segue il processo memorizza automaticamente queste informazioni come aggiornamento della memoria. I diversi fader possono essere assegnati a di versi gruppi, controllabili tramite un solo fader master o muovendo ciascun fader del gruppo. Anche le funzioni di switch sono indirizzabili e memorizzabili. Si possono inoltre immagazzinare i dati di automazione su un disco, come mix virtuale (permettendo un numero illimitato di aggiornamenti di dinamica), o come una serie difotografie dei fader e/o dei mute che possono essere istantaneamente richiamate.
10.6.5 L'automazione basata sul MIDI Una forma più recente di automazione delle consolle si serve del MIDI per la memorizzazione e il controllo dei diversi elementi automatizzabili della consolle. Fra i molti vantaggi immediati che riguardano le funzioni di automazione di una consolle troviamo i seguenti: • i dati di una automazione MIDI possono essere memorizzati in un normale sequencer MIDI; • la maggioranza degli effetti attuali può essere controllata via MIDI, permettendo a questi dispositivi di rispondere ai messaggi di program change durante un mix: • i dati MIDI sono uno standard economico, e universalmente accettato, sia negli studi professionali sia nei project studio. Alcuni costruttori di consolle usano il MIDI come un mezzo economico per implementare forme di automazione elementari o intermedie. Per esempio, alcuni mixer o consolle permettono di memorizzare scene relative ai mute in una memoria interna. con un numero specifico di program change specifici. Richiamando questi program change da un sequencer MIDI, si può effettuare una elementare automazione dei tasti di mute. Altre consolle usano i controlli MIDI per fornire un controllo dinamico sui VCA, oppure sugli spostamenti dei moving fader in tempo reale, con l'aiuto di un addizionale pacchetto di software di automazione, interno o esterno. I vari argomenti relativi ai mixaggi basati sul MIDI sono discussi ampiamente nel cap. 7.
11
I processori di segnale
I processori di segnale sono diventati una componente sempre più importante della produzione audio e musicale moderna. La funzione di un processare di segnale è quella di variare, aumentare o modificare altrimenti un segnale audio. Questi segnali audio possono essere variati in uno dei due modi seguenti: • nel dominio analogico: livelli dei segnali audio sono processati direttamente senza essere convertiti nella forma digitale; • usando un processare di segnale digitale (DSP): i segnali analogici sono stati convertiti in forma digitale, binaria, che può essere matematicamente processata basandosi su un algoritmo di programma in modo da alterare la natura del suono in un determinato modo. Entrambi i metodi di processazione del segnale sono usati di frequente in tutte le fasi della produzione audio, ed esercitano un controllo sempre maggiore sulla processazione dei livelli di ampiezza (gamma dinamica), e sul contenuto dello spettro di un suono (equalizzazione), così come per l'aumento o la rigenerazione delle caratteristiche acustiche delle stanze, de] delay, della variazione di tempo o di intonazione e altri tipi di effetti particolari. Questi possono variare dalla sottigliezza più estrema all'effetto esageratamente evidente, includendo tutte le possibili combinazioni intermedie. In questo periodo di transizione verso il nuovo millennio, e visto che il DSP ha cominciato a uscire dalla sua infanzia, si iniziano a vedere notevoli miglioramenti nelle funzioni con cui i sistemi dì personal computer integrati, o i processori dedicati, possono processare il segnale direttamente, in maniera sempre più efficace. Questi stessi miglioramenti hanno avuto anche un notevole impatto sulle modalità con cui i complessi processi degli effetti possono essere automatizzati, all'interno delle strutture di produzione audio. In questo capitolo si approfondirà la conoscenza di molti processori di segnale, tradizionali o meno, attualmente in uso. Il capitolo inizia con una parte dedicata ai processori di tipo analogico, che sono le pietre miliari dello studio moderno. Questi processori sono gli equalizza-
PROCESSORI DI SEGNALE
Fig. 11.1
351
NTI's EQ3 Sound Enhancement System. (Fonte: Night Technologies lnternational)
tori, i processori di dinamica, i sistemi di riverberazione acustica ed elettroacustica. e anche alcune funzioni dei nastri, che possono risultare utili. Dopo questa parte iniziale il capitolo prosegue nello studio del campo altrettanto importante dei processori di segnale digitali.
11.1
L'equalizzazione
È la forma più comune di elaborazione del segnale; è detta anche EQ. Gli equalizzatori audio (fig. 11.1) sono dispositivi o circuiterie che permettono, a un tecnico del suono, di controllare le ampiezze relative delle varie frequenze nella banda udibile. Oppure, se vogliamo, gli equalizzatori audio permettono di esercitare un certo controllo tonate sul contenuto armonico e timbrico di un suono registrato. L'EQ può essere applicata a un solo canale, a un gruppo di canali o al segnale di tutto il programma, per svariate ragioni, fra cui le seguenti: • correggere problemi specifici in una registrazione o in una stanza (di solito riportare il suono alla sua colorazione tonate naturale), in modo da superare le mancanze nella risposta in frequenza di un microfono o del suono di uno strumento: • alterare un suono per motivi puramente musicali o creativi; • permettere a diversi suoni contrastanti, provenienti da vari microfoni o tracce sul nastro, di amalgamarsi meglio in un mix; • consentire una migliore separazione fra microfoni o tracce audio registrate, cercando di ridurre quelle frequenze che provocano una dispersione di suono verso gli altri componenti. Il termine equalizzazione si riferisce alla variazione della risposta in frequenza di un amplificatore, in modo che i livelli relativi delle ampiezze di alcune frequenze siano più o meno marcati rispetto ad altri. Si indica un valore di equalizzazione come un numero di decibel in più o in meno, per una certa frequenza. Si può dire, per esempio, che un segnale è stato incrementato di +4 dB a 5 kHz. Nel precedente esempio è stata specificata una sola frequenza; in realtà, comunque, si può alterare anche una certa gamma di frequenze sia al disopra, sia al disotto, sia attorno a una specifica frequenza.
352
CAPITOLO li
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4
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- --- - --- - - -- ~
-~ ~ -- - --~ - --.- --1'4k 5k 6k frequenza (Hz)
Fig. 11.2
Curva di incremento con picco a 5kHz.
L'ammontare dell'incremento o dell'attenuazione per frequenze diverse da quella specificata è determinato dalla scelta di una curva di tipo shelving o a campanatura, dalla banda passante della curva e dall'ammontare dell'incremento o dell'attenuazione alla frequenza specificata. Perciò, un incremento di +4 dB a 5 kHz può aggiungere una certa enfatizzazione anche alle frequenze di 4kHz e 6kHz (fig. 11.2). I vecchi equalizzatori e le loro nuove riedizioni spesso basano la loro filosofia progettuale su filtri che usano componenti passivi (cioè induttori, capacitori e resistori), e incorporano un amplificatore solo per contrastare le perdite interne di livello, dette insertion loss. Nella fig. 11.3a possiamo vedere comuni livelli di segnale in un equalizzatore passivo regolato per avere una risposta piatta, mentre nella fig. 11.3b sono mostrate le variazioni di livello del segnale di un equalizzatore che attua un incremento nella sua risposta alle basse frequenze . La maggioranza dei circuiti di equalizzazione attuali, comunque, usa filtri di tipo attivo, con caratteristiche che cambiano a seconda delle variazioni apportate al feedback loop o all'amplificatore operazionale (fig. 11.4). Gli equalizzatori attivi sono disponibili in molte configurazioni, e sono preferiti rispetto a quelli passivi per il loro basso costo, le dimensioni e il peso ridotti, ed una sostanziale indifferenza alle variazioni di carico e un maggiore isolamento (presentando in generale una alta impedenza in ingresso ed una bassa impedenza in uscita), ampia possibilità di guadagno e sono in grado di fornire in uscita un segnale a livello di linea.
ingresso
a)
O dBm
-1:
Fig. 11.3
~~18 dBm
OdBm
filtro predisposto per risposta piatta
-~:
b)
.
:JI-_-1_2_dB_m_4~l+ì:i~d Z>-
filtro che apporta - 12 dB a 100 Hz (pari a +6 dB al di sopra della perdita passiva cui si va incontro in mancanza di incremento dell'equalizzazione)
Livelli di segnale usuali in un equalizzatore passivo. a) EQ predisposta per avere una risposta piatta. b) EQ che apporta un incremento di 6 dB a 100 Hz.
-
PROCESSORIDISEGNALE
ingresso
Fig. 11.4
353
uscita
Esempio di circuito di equalizzatore attiYo.
11.1.1 I filtri a campanatura Le curve di equalizzazione più comuni sono quelle a campanatura. Come dice il nome stesso, si crea una curva a forma di campana, che può essere sia incrementata sia attenuata rispetto a una frequenza centrale prefissata. Nella fig. 11.5 vediamo le curve di un equalizzatore a picco regolate per incrementare o attenuare attorno a l kHz. Il fattore di merito Q di un equalizzatore a picco si riferisce alla larghezza della campanatura (fig. 11.6). Una curva con un fattore di merito alto avrà una campanatura stretta, e poche frequenze al di fuori della banda selezionata saranno influenzate, mentre una curva con Q basso presenta una banda molto ampia e agisce su molte frequenze. L'ampiezza della banda è lo spettro delle frequenze che sono comprese fra i punti della curva che sono a -3 dB (cioè alla metà della potenza). Il Q di un filtro è una misurazione inversa della campanatura. Per calcolare il Q si divide la frequenza centrale per l'ampiezza della banda. Per esempio, un filtro centrato sulla frequenza di l kHz e con un'ampiezza di 113 di ottava, ha i suoi punti a -3 dB posizionati a 891 kHz e a 1,123 kHz rispettivamente, e quindi una banda ampia 232Hz (1123-891). Ne deriva che il fattore di merito di questa curva di equalizzazione è dato da 1.000 Hz diviso 232 Hz, cioè 4,31 .
16 12
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frequenza (Hz)
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Fig. 11.5
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~ r-
Curve di equalizzazione con picco.
5k
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354
CAPITOLO Il
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fc frequenza (Hz)
Fig. 11.6
L'ampiezza di banda di un filtro a picco è pari alla differenza, in hertz, fra i valori di frequenza corrispondenti ai punti che sono 3 dB al di sotto della risposta massima.
11.1.2 Gli equalizzatori shelving Il termine shelving si riferisce all'incremento o alle cadute nella risposta in frequenza a una frequenza selezionata, che viene attenua fino a un livello pre-selezionato, e il cui livello rimane invariato fino alla fine dello spettro audio. Lo shelving può essere inserito sia nella parte iniziale che in quella finale dello spettro audio, e questa curva si trova di solito nei controlli degli alti e dei bassi degli impianti stereofonici di uso domestico (fig. 11.7).
11.1.3 I filtri passa-alto e passa-basso Gli equalizzatori includono anche i filtri passa-alto e passa-basso. Come indica il nome stesso, alcune frequenze sono lasciate passare inalterate, mentre altre sono attenuate. Le frequenze attenuate meno di 3 dB si dicono interne alla banda passante; quelle attenuate di più di 3 dB sono nella banda attenuata. La frequenza a cui il segnale è attenuato esattamente di 3 dB è dettafrequenza di taglio (turnover o cutoff), e viene usata per dare il nome al filtro. Idealmente l'attenuazione dovrebbe essere infinita immediatamente al di fuori della banda passante, ma in pratica ciò non è ot~enibile. Nei casi più comuni l'attenuazione si porta ad un valore di 6 dB per ottava; questa è chiamata pendenza del filtro. massimo incremento---...
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massimo . incremento
O dB (riferimento) massimo taglio
piatto - - - - - - - , : : : . - - - - - - - - = : : - - - - - - piatto
mi mimo incremento
mi mimo incremento
frequenza
Fig. 11.7
Curve di incremento o di taglio, per le alte e per le basse frequenze, di un equalizzatore shelving.
PROCESSORIDISEGNALE
355
o ~ -3 tU
1ii
-6
g_ -9
(/)
·.::;
350 700 frequenza (Hz)
Fig. 11.8
Filtro passa-alto, con taglio a 700 Hz e pendenza di 6 dB per ottava.
Altre pendenze molto usate sono quelle di 12 e 18 dB/ottava. La fig. 11.8 mostra. per esempio, la curva di risposta di un filtro passa-alto a 700 Hz con una pendenza di 6 dB/ottava, mentre la fig. 11.9 mostra la curva di risposta di un filtro passa-basso a 700Hz con una pendenza di 12 db/ottava. I filtri passa-alto e passa-basso differi scono dagli equalizzatori shelving perché la loro attenuazione non si uniforma al di fuori della banda passante ma, al contrario, continua ad aumentare. La combinazione di un filtro passa-alto e un filtro passa-basso dà un filtro passa-banda, la cui ampiezza di banda è regolata dalla frequenza di taglio del filtro e dal Q regolato dalla pendenza del filtro stesso (fig. 11.1 0). 0+------
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1ii
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Fig. 11.9
Filtro passa-basso, con taglio a 700Hz e pendenza di 12 dB per ottava. banda passante
700
1,4k frequenza (Hz)
Fig. 11.10 Un filtro passa-banda nasce dalla combinazione di un filtro passa-alto e di un passabasso, con diverse frequenze di taglio.
356
11.2
CAPITOLO 11
Tipi di equalizzatori
Attualmente si usano quattro tipi principali di equalizzatori, che utilizzano uno o più dei suddetti tipi di filtro: gli equalizzatori a frequenza selezionabile, parametrici, grafici e filtri notch. Gli equalizzatori a frequenza selezionabile danno la possibilità di scegliere fra un certo numero di frequenze su cui operare. Di solito questi EQ permettono un incremento o una attenuazione alla frequenza selezionata con Q fisso e bande indipendenti per gli alti, i medi e i bassi. Questo tipo di EQ è molto comune nelle consolle meno recenti o in quelle attuali ma più economiche. Nel caso dell'equalizzatore parametrico (fig. 11.11), la frequenza centrale di ciascuna banda è regolabile in modo continuo, invece che per scatti successivi. La regolazione del Q è sia selezionabile sia variabile continuamente, anche se alcuni costruttori non danno la possibilità di avere un Q variabile. Anche l' ammontare dell'incremento o della attenuazione è variabile in maniera continua. Di solito ciascuna banda di frequenze sconfina in quella adiacente, permettendo di attuare passaggi omogenei fra diverse bande oppure consentendo di selezionare diverse curve con Q alto per uno stesso spettro di frequenze di estensione limitata. Grazie a questa maggiore flessibilità e performance, l'equalizzatore parametrico è diventato un design standard per i moduli di ingresso di molte consolle. L'equalizzatore grafico (fig. 11.12) fornisce un controllo di livello di incremento/attenuazione su una serie di frequenze centrali, distanziate fra di loro equamente a seconda degli intervalli musicali. Un equalizzatore grafico a un'ottava per banda può avere, per esempio, 11 controlli di equalizzazione distanziati a intervalli di ottava di 20, 40, 80, 160, 320, 640Hz e 1,25, 2,5, 5, 10 e 20kHz, mentre gli equalizzatori a terzi d'ottava arrivano ad avere 36 controlli. I controlli delle diverse bande di equalizzazione di solito sono fader di tipo lineare, disposti verticalmente, da una parte all'altra del dispositivo. Il posizionarnento fisico di questi controlli ci dà una rappresentazione grafica della curva di risposta in frequenza complessiva. Questo tipo di equalizzatori è spesso usato nelle applicazioni che richiedono una accordatura fine di un sistema, per compensare le caratteristiche acustiche di una stanza, per esempio di un auditorium o di una control room. Oltre a essere usato per modificare i suoni, un equalizzatore serve per eliminare i rumori di fondo o altri rumori
Fig. 11.11 Equalizzatore a valvole Drawmer 1961. (Fonte: Drawmer)
PROCESSORlDlSEGNALE
357
Fig. 11.12 Equalizzatore grafico stereo Rane GE60. (Fonte: Rane Corporation)
indesiderati a frequenze ben determinate. Un filtro notch è usato per questo scopo. e può essere regolato in modo da attenuare una determinata frequenza, con una ampiezza di banda molto ristretta influenzando in maniera irrilevante il resto del programma (fig. 11.13). I filtri notch sono usati più nella insonorizzazione dei film che nelle registrazioni in studio, dato che i problemi incontrati nelle registrazioni in loco non si presentano di solito in uno studio di registrazione con un design appropriato.
11.3
L'applicazione deli' equalizzazione
Anche se la maggior parte dell'equalizzazione è fatta dall'orecchio, è utile avere un' idea di come determinate frequenze influenzano uno strumento in modo da ottenere un parti-
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frequenza (Hz) .. ------ tipica banda passante a terzi d'ottava (Q= 4) - - - - tipica banda passante a ottave (Q = 1,4) - - - banda passante di ampiezza massima 672A (Q= 0,5)
Fig. 11.13 Curve di risposta di un filtro notch. (Fonte: Orban Associates, l ne.)
358
CAPITOLO Il
colare effetto. Complessivamente lo spettro audio può essere suddiviso in quattro bande di frequenza: basse (20 + 200Hz), medio basse (200 + 1000Hz), medio alte (l +5kHz) e alte (5 + 20 kHz). Quando si modificano le frequenze nell'intervallo 20 + 200 Hz, si va ad agire sulle fondamentali e sullo spettro armonico inferiore. Questi suoni spesso sono sentiti (fisicamente) oltre che ascoltati, e quindi un incremento in questa parte dello spettro può aggiungere un grande senso di potenza alla musica. Una riduzione renderà più debole o diminuirà la risposta in frequenza alle basse. Le note fondamentali di molti strumenti si trovano fra 200 Hz e l kHz. I mutamenti in questo settore si traducono in una notevole variazione sull'energia globale del segnale, con un incremento ulteriore dell'impatto complessivo di tutto il programma. A causa della maggiore sensibilità dell'orecchio umano, un piccolo calo nel livello sonoro in quest'area spesso si traduce in un effetto molto superiore. Le frequenze prossime a 200 Hz conferiscono alle basse un maggior senso di calore, senza perdita di definizione, mentre le frequenze fra 500 Hz e l kHz, rendono la sonorità di uno strumento più nasale. Un incremento eccessivo in questo settore porta un affaticamento dell'orecchio. Gli strumenti con intonazione superiore possono essere influenzati nella regione l + 5 kHz. L'enfatizzazione di queste frequenze aggiunge un senso di chiarezza, di definizione e di luminosità, ma se l'enfasi è eccessiva si avrà un suono metallico; la parte superiore delle medie, da 2 kHz a 4 kHz, influenza la comprensibilità del parlato. L'incremento di queste frequenze rende la musica più vicina ali' ascoltatore, ma se è eccessivo tende ad affaticare l'orecchio. La regione delle alte frequenze (5 + 20 kHz), è composta quasi interamente dagli armonici di molti strumenti. Per esempio, un incremento di queste frequenze aggiunge vivacità e brillantezza agli strumenti ad arco e ai fiati, ma un'enfasi eccessiva può dare problemi di sibilanza nelle parti vocali, e rendere la sonorità degli strumenti a percussione stridente e inconsistente. Una certa enfatizzazione attorno a 5 kHz dà la sensazione che la musica abbia un volume maggiore. Per esempio, un incremento di 6 dB a 5 kHz può dare l'impressione che tutto il programma sia stato alzato di 3 dB; al contrario una corrispondente attenuazione può rendere la musica più distante. La tab. 11.1 ci fornisce un'analisi completa dei modi in cui le frequenze e l'equalizzazione possono interagire con i vari strumenti. (Per ulteriori approfondimenti vedere i paragrafi Tecniche di posizionamento microfonico nel capitolo 4.) Un modo per avvicinarsi a una particolare frequenza usando un equalizzatore (specialmente un equalizzatore parametrico) è quello di regolare il valore dell'incremento quasi al massimo, e variare la frequenza centrale fino a quando si trova la sezione di frequenze dello strumento che si vuole enfatizzare. L'ammontare dell'incremento può essere ridotto fino a che si ottiene l'effetto desiderato; l'attenuazione di un certo spettro di frequenze può essere ottenuta in modo simile. Se l'enfasi di una parte di frequenze di uno strumento rende necessaria una corrispondente enfasi nelle altre parti, l'effetto complessivo è semplicemente quello di aver elevato il livello totale del segnale. Ciò si può fare più facilmente aumentando il livello dei fader in ingresso. Se un semplice aumento nel guadagno non conferisce una sonorità soddisfacente, la ragione può essere che una sezione delle frequenze è troppo predominante e quindi va attenuata. Spesso si attua una equalizzazione durante la fase di registrazione, e ci sono diverse opinioni a questo proposito. Alcuni usano l'equalizzazione ampiamente per compensare errori nel posizionamento o nella scelta dei microfoni, mentre altri la usano molto poco o per niente. Un esempio di come l'equalizzazione può essere usata con parsimonia è dato da un fonico che sta facendo una registrazione sapendo già che il mixaggio sarà fatto da un altro foni-
PROCESSORI DI SEGNALE
359
Tab. 11.1 Spettro delle frequenze degli strumenti su cui operare Strumento
Frequenze su cui agire
Cassa della batteria Rullante Charleston/piatti
Profondità alle basse a 60 + 80Hz. punta a 2,5 kHz Corpo a 240 Hz, brillantezza a 5 kHz Suono tipo gong o metallico a 200Hz. suono scintillante da 7,5 a 12kHz Corposità a 240 Hz, attacco a 5 kHz Pienezza del suono a 80 + 120Hz, attacco a 5kHz Profondità a 60 +80Hz, attacco/strappo a 700/ l 000 Hz. rumore/pop delle corde a 2,5 kHz Pienezza del suono a 240Hz, incisività a 2,5 kH z Profondità a 80 + 120Hz, corpo a 240Hz e chiarezza a 2,5+5kHz Profondità a 80 + 120Hz, corpo a 240Hz, presenza a 2.5 kHz Profondità a 80 + 120Hz, presenza a 2,5+5 kHz, attacco cristallino a 10kHz, suono honky-tonk (con Q stretto) a 2,5 kHz Pienezza a 120 +240Hz, suono stridulo a 5 + 7,5 kHz Pienezza a 240 Hz, suono graffiante a 7,5 + l O kHz Risonanza a 200 +240Hz, presenza e incisività a 5kHz Pienezza a 120 Hz, enfasi a 200 + 240 Hz, presenza a 5 kHz e sibilanti a 7,5 + 10 kHz
Toms Timpano Basso elettrico Chitarra elettrica Chitarra acustica Organo elettrico Pianoforte acustico
Fiati Archi Conga/bongo Voci
co. In questa situazione, il fonico di mixaggio può avere un'opinione molto diversa su quale debba essere la sonorità degli strumenti. Se si registra su nastro un brano con una notevole equalizzazione, il fonico che fa il mixaggio avrà molte difficoltà nel cercare di variare la regolazione dell'equalizzazione originale. D'altro canto, se si è registrato tutto con equalizzazione piatta, il produttore e l'artista possono incontrare grossi problemi nel giudicare un brano, oppure nell'ascoltare il bilanciamento appropriato in fase di sovraincisione. Una tale situazione richiede una certa equalizzazione in fase di mixaggio sui monitor. Quando si devono combinare molti microfoni su un canale di un nastro. possono essere equalizzati individualmente solo durante la fase di registrazione. Perciò. se registriamo il segnale piatto eviteremo, di regola, di dover ottimizzare ciascun segnale ripreso da ciascun microfono durante il mixaggio. Inoltre, anche se registrare con EQ non farà cambiare il livello di rumore percepito, le variazioni apportate all' equalizzazione durante il riascolto possono, potenzialmente, enfatizzare sulla traccia il fruscio del nastro e/o il rumore dell'amplificazione. Un incremento delle alte durante il riascolto, per esempio, rende più evidente il fruscio di un nastro analogico rispetto alla situazione in cui le alte siano enfatizzate prima della registrazione. Se lo stesso tecnico del suono deve registrare e rnixare un brano su nastro, la registrazione con equalizzazione di solito non dà problemi. In ogni caso, a meno che non si ricerchi un particolare effetto, l'EQ deve essere usata con moderazione, e si devono scegliere i microfoni in modo tale da ottenere buone sonorità degli strumenti già in partenza. Se la sonorità di uno strumento risulta povera nella registrazione originale, difficilmente la si potrà correggere completamente durante la fase di mixaggio. Per riassumere, l'equalizzazione è uno strumento
-
360
CAPITOLO Il
davvero potente; se usata in modo corretto, può migliorare o ripristinare il bilanciamento musicale e sonoro di un segnale. La sperimentazione è l'elemento chiave nell'uso dell'equalizzazione, e da nessun libro si può imparare tanto quanto si impara dal processo di apprendimento dagli errori commessi. Bisogna ricordarsi che un equalizzatore non è la panacea per un errato posizionamento dei microfoni; l'EQ deve essere usata, piuttosto, per correggere problemi minori delle caratteristiche acustiche della stanza o per modificare, a seconda dei gusti, la risposta in frequenza di un sistema o di una ripresa.
11.4
Il controllo deli' estensione dinamica
Il livello di un segnale può variare ampiamente da un istante all'altro. Per esempio, se un cantante emette un forte urlo subito dopo un passaggio a volume molto basso, siamo sicuri che il livello del segnale microfonico passerà dalla normalità a una notevole distorsione. Al contrario, se si regola un microfono in modo che possa adattarsi a un livello molto alto, un segnale a basso volume proveniente da esso rimarrà sepolto all'intemo del mixaggio. Per queste e altre ragioni risulta ovvio che, in alcune condizioni, è necessaria una certa fonna di controllo sull'estensione dinamica di un segnale.
11.4.1 La misurazione (metering) Gli amplificatori e il nastro pongono dei limiti al segnale che possono sopportare senza distorcere, e di conseguenza il tecnico del suono ha bisogno di capire se il segnale su cui sta lavorando può essere immagazzinato o trasmesso senza distorsione. Il modo più conveniente di determinarlo è quello di usare un dispositivo visualizzatore, per esempio un meter. Se l'unico obiettivo è quello di evitare la distorsione sul nastro, i meter che indicano il livello di picco possono essere usati per mostrare le massime variazioni di ampiezza di una forma d'onda. La percezione umana del volume, comunque, non è in relazione con il livello di picco di un segnale. Il meter può dare una lettura maggiore in un determinato punto del programma, ma in realtà il segnale può anche non suonare così forte (fig. 11.4). Se un meter è usato per regolare o mantenere un certo livello di volume percepito, l'indicatore di picco non è molto utile. Dato che la percezione dell'orecchio umano rispetto al volume è proporzionale al valore medio, o valore rms, di un segnale, è stato realizzato un meter che possa leggere questo livello in modo che le indicazioni del meter e del volume coincidano (fig. 11.5). La scala scelta per il meter è stata calibrata in unità di volume - da qui il nome VU picco ~
l':':5ID
Fig. 11.14 Un peak meter legge un livello superiore sia in A che in B, anche se il segnale non ha la stessa intensità.
PROCESSORIDISEGNALE
361
vu ~ ~
livello medio RMS
Fig. 11.15 Il VU meter legge il valore rms e ignora i picchi transienti, che non contribuiscono all'intensità del suono.
meter (fig. 11 .6). Il valore O VU è considerato il livello operativo standard; anche se i VU meter hanno il compito di indicare i livelli di volume, ignorano però i picchi molto brevi che possono mandare in distorsione il nastro. Questi picchi possono essere dagli 8 ai 14 dB superiori rispetto al valore rms indicato; ciò significa che i circuiti elettronici devono essere progettati in modo che non si verifichi una distorsione inaccettabile prima del livello + 14 dB. Le specifiche usuali di VU meter sono indicate nella tab. 11.2.
Tab. 11.2 Specifiche dei VU meter Caratteristiche
Specifiche
Sensibilità
Legge O VU se viene immesso un segnale a + 4 dBm (1,228 V in un circuito a 600 Q di impedenza) ± 0,2 dB da 35Hz a 10kHz;± 0,5 dB da 25Hz a 16kHz Può sopportare fino a 10 volte il livello OVU (+24 dBm) per 0,5 secondi e fino a cinque volte il livello O VU (circa +18 dBm) in maniera continuativa.
Risposta in frequenza Capacità di distorsione
Fig. 11.16 La scala superiore di un VU meter è calibrata in unità di volume, e viene utilizzata in fase di registrazione. La scala inferiore è in modulazione percentuale e viene usata nelle trasmissioni.
362
CAPITOLO Il
Le unità di volume indicate sui meter sono pari ai dB per le onde sinusoidali; per gli altri tipi di onda e per i segnali complessi, il VU meter dà un valore di lettura compreso fra il valore rms e quello di picco. Per queste onde, le unità di volume sono maggiori rispetto ai dB. La differenza fra il massimo livello che può essere sopportato, senza incorrere in distorsione, e il livello operativo medio del sistema è detta headroom. Alcuni amplificatori da studio di alta qualità sono in grado di emettere suoni a 26 dB al di sopra dello O VU, e perciò hanno 26 dB di headroom. Il nastro magnetico, però, ha una headroom limitata. La sua estensione dinamica è tale per cui se si volesse fornire la headroom necessaria per evitare la distorsione dei picchi, si avrebbe un fruscio di fondo troppo elevato durante tutto il resto del programma. Il livello di distorsione del 3% per un nastro magnetico registrato è normalmente solo 8 dB al di sopra dello O VU, mentre gli amplificatori della consolle hanno una distorsione inferiore allo 0,4% per tale livello. Il livello di registrazione appropriato per la maggior parte dei programmi è lo O VU, anche se livelli maggiori sono accettabili, ammesso che i picchi di breve durata - che potrebbero provocare distorsione - non siano eccessivamente alti. Invece di usare un meter ad ago mobile (VU e BBC PPM meters), alcuni meter usano i LED (diodi a emissione di luce) oppure i display a cristalli liquidi (LCD), per fornire l' indicazione di livello mediante luci che si illuminano in corrispondenza dei diversi livelli del segnale. Questi indicatori di lettura seguono i picchi meglio di qualunque meter, e mostrano il livello del segnale in maniera virtualmente istantanea; spesso ci fanno vedere contemporaneamente sia il valore rms che quello di picco.
11.4.2 I processori di dinamica L'estensione dinamica complessiva della musica è potenzialmente dell' ordine di 120 dB, mentre l'estensione del supporto digitale è mediamente 90 dB (fig. 11 .17), e quella del nastro magnetico è circa 60 dB, escludendo l'uso di sistemi di riduzione del rumore che possono aggiungere altri 15 o 30 dB, ma rimanendo comunque al di sotto dei 120 dB della musica. Anche l'estensione dinamica complessiva di un compact disc è compresa fra 80 e 90 dB. Con questa gamma dinamica, a meno che non si ascolti il CD in un ambiente completamente privo di rumori, si perdono i passaggi con volume molto basso, nel rumore medio dell'ambiente casalingo (dai 35 ai 45 dB SPL), oppure i passaggi a 40
30 20 10
+24dBm f------
f--
-
-·-····· +20dBm
+12 dBm
-+20dBm +6dBm +6dBm _
-
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o -10 -20
c--- ' ,
- 30
r---
- 40
-50 -60
-70 -80 console nastro analogica analogico
nastro digitale
radio FM
disco in vinile
Fig. 11.17 Estensione dinamica di alcuni supporti audio.
compact disk
nastro video
363
PROCESSORI DI SEGNALE
volume elevato risulteranno praticamente insopportabili. Similmente, se si deve riascoltare un programma con una notevole estensione dinamica su un supporto con minore estensione, per esempio una radio AM (20+30 dB) o FM (40+50 dB), moltissime informazioni andranno perse nel rumore di sottofondo. Per prevenire questi problemi, la gamma dinamica può essere portata a un livello adatto sia al mezzo con cui si ascolta il programma, sia a un confortevole ascolto in un ambiente domestico medio. Questa riduzione di guadagno può essere fatta muovendo manualmente il fader del gain, oppure usando un dispositivo, detto processare di dinamica, che cambia automaticamente la gamma dinamica del segnale
11.4.3 La compressione Un compressore è, a tutti gli effetti, un fader automatico. Quando il segnale in ingresso eccede un valore prefissato, detto soglia (fig. 11.18), il guadagno è ridotto dal compressore e il segnale è attenuato. Riducendo il livello dei segnali a volume maggiore, in pratica si dimuinuisce l'estensione dinamica complessiva del programma. Dato che la gamma compresa fra i segnali a volume più alto e quelli a volume più basso è compressa, aumentando il guadagno complessivo del segnale si avrà un livello medio (rms) maggiore. Perciò si percepiranno i segnali come se fossero più forti di quanto dovrebbero essere. L'aumento del segnale in ingresso (in dB) necessario per avere un aumento di l dB nel segnale di uscita del compressore è detto rapporto di compressione (slope) della curva di compressione. Con un rapporto di 4 : l , perciò, un aumento di 8 dB in ingresso produrrà un aumento di 2 dB in uscita. Dato che i segnali registrati hanno intensità variabile, e possono oltrepassare la soglia in un determinato istante ed essere al di sotto di essa neli' istante successivo, si deve determinare la velocità che controlla il rapporto con cui il gain è ridotto (una volta che il segnale ha superato la soglia), e poi ripristinato (dopo che il segnale di ingresso scende nuovamente al di sotto della soglia). Queste velocità possono essere variate cambiando i tempi di attacco e di rilascio, rispettivamente. Il tempo di attacco è definito come il tempo necessario affinché il guadagno diminuisca di un certo ammontare, di solito il 63 % del suo valore finale. Il tempo di rilascio è definito come il tempo necessario affinché il guadagno ritorni al 63 o/c del suo valore iniziale. Come si è sopra stabilito, la percezione dell'orecchio umano rispetto all'intensità di un segnale è proporzionale al suo valore rms; perciò picchi notevoli ma di brevissima durata non variano l'intensità di un segnale in maniera considerevole. Ciò che di solito
z
è7i
60 dB di estensione dinamica complessiva
35 dB di estensione dinamica
.8
o 0.. 0..
~
25 dB di guadagno
rumore
segnale compresso 25 dB
Fig. 11.18 Un compressore riduce, di un certo ammontare, la gamma dinamica che oltrepassa la soglia prefissata.
364
CAPITOLO Il
si vuole ottenere è che il volume del segnale cresca e diminuisca durante il programma, ma in maniera minore di quanto avverrebbe se il volume stesso non fosse controllato. Se si consentisse ai picchi delle forme d'onda di triggerare la riduzione del guadagno, il volume diminuirebbe invece di aumentare; ciò cambierebbe le caratteristiche dinamiche del programma, in maniera evidente e inaccettabile. Per evitare che questi picchi operino la triggerazione della compressione, il tempo di attacco è regolato in modo che il livello della forma d'onda vada oltre il livello di soglia per un intervallo di tempo sufficiente a far aumentare il livello medio. Se si è regolato il tempo di rilascio troppo corto per un programma, e se il guadagno totale è stato ripristinato tutte le volte che il segnale è andato al di sotto della soglia, si possono percepire degli effetti indesiderati, come rumori di fondo e il respiro dei musicisti, e ciò è dovuto al rapido accrescimento del segnale in sottofondo all'aumentare del gain. Inoltre se si inviano picchi in rapida successione nel dispositivo, il gain del programma verrebbe regolato dopo ciascuno di essi, e il livello del programma stesso aumenterebbe dopo ogni picco. Dato che il meccanismo sensibile allivello rileva sia le escursioni positive che quelle negative, tempi di rilascio estremamente brevi potrebbero portare a una riduzione del gaio due volte ogni ciclo e introdurrebbero nel segnale una distorsione armonica. Per eliminare questi effetti collaterali, si usano tempi di rilascio più lunghi in modo che le ripetute escursioni della forma d'onda al di sopra della soglia provochino una sola diminuzione del gaio, che rimarrebbe ridotto durante tutte queste escursioni e poi ritornerebbe gradualmente al suo valore normale. Ciò rende meno probabile l'aumento del rumore di sottofondo. Comunque, se il tempo di rilascio è troppo lungo, una parte del programma con volume molto elevato potrebbe portare a una riduzione del gaio che continuerebbe anche durante una parte a volume inferiore, rendendo inudibile quest'ultima parte stessa. Il tempo di rilascio è definito come il tempo necessario affinché il gaio ritorni a un
threshold
ratio
p.~~"""-~~~~.. ~GR ,, ..;,__.__ ,. :~ · '.;'
f ie
Ì
Fig. 11.19 Un compressore a doppia funzione e display con misurazione della riduzione di guadagno (VU/GR).
Fig. 11.20 In alcuni compressori gli indicatori dell'intervento di riduzione del guadagno operato sul segnale sono costruiti in modo da leggere direttamente l'ammontare della riduzione.
PROCESSORI DI SEGNALE
365
certo valore percentuale del suo valore non ridotto (solitamente circa il 63%). I compressori di solito possiedono una sezione di meter che permette il monitoraggio dell' ammontare della riduzione di guadagno che si sta apportando. Il meter è in posizione O VU quando il segnale in ingresso è al di sotto della soglia e si sposta a sinistra per indicare il valore in dB della riduzione di gain quando il segnale in ingresso oltrepassa la soglia (fig. 11.19). Alcuni compressori usano meter o LED che mostrano direttamente la riduzione di gain (fig. 11.20), e si spostano lungo la scala sia in aumento che in diminuzione (a seconda del modello) per mostrare la riduzione di guadagno in dB.
11.4.4 La limitazione Se il rapporto di compressione è molto elevato, il compressore diventa un limiter (!imitatore; fig. 11.21 e 11.22). Un limiter è usato per impedire che i picchi di livello superino una certa soglia. in modo da evitare la distorsione del segnale proveniente da un amplificatore, registrato su nastro, su disco, trasmesso e così via (fig. 11.23). Un caso particolare di limiter è il clipper, che taglia gli estremi di una forma d· onda che superino una certa soglia; si può dire che il clipper ha un rapporto di compressione infinito. Quasi tutti i limiter hanno un rapporto di compressione di 10 : l o di 20: l , e in alcuni casi arrivano addirittura fino a 100 : l. Dato che è necessario un aumento così grande nel segnale in ingresso per avere un piccolo incremento nell'uscita dellimiter, le possibilità di distorsione del dispositivo si riducono quasi a zero. Di solito si un usano i limiter in registrazione, per evitare che un picco raggiunga la . . sua ampiezza massima. I picchi di breve durata aggiungono al programma un livello molto contenuto. se paragonato con la distorsione che potrebbero provocare (se saturassero il nastro), o co n il rumore che lascerebbero entrare nel sistema (se il segnale fosse registrato ad un livel lo così basso da non mandare in distorsione i picchi). - ·· Tempi di attacco e di rilascio estremamente brevi sono usati in modo che l'orecchio non percepisca la riduzione media globale del gain. Illimiter è usato solo per eliminare picchi casuali, dato che la riduzione di gain sui picchi successivi non è percepibile. Se ci sono ·mol~ picchi nel programma. bi sogna elevare il livello di soglia e ridurre il guadagno manua'\mente, in modo da limitare solo i -~ picchi casuali.
Fig. 11.21 Il Symetrix 501, compressore/limiter su picco e rms . (Fonte: Symetrix, lnc.)
-
366
CAPITOLO 11
Fig. 11.22 Illimiter Manley Electro-Optical. (Fonte: Manley Labs, lnc.)
11.4.5 L'espansione L'espansione è il procedimento mediante il quale si aumenta l'estensione dinamica di un segnale. A seconda della progettazione del dispositivo, l' expander opera diminuendo il livello del segnale se il livello stesso diminuisce, oppure aumentando il gain se il livello aumenta. Se si usa un expander (come quello della fig. 11.24), che opera secondo il sistema appena descritto (che è del resto il più comune), quando il segnale scende al di sotto della soglia di espansione, il gain viene ridotto in maniera proporzionale (a secon-· da del rapporto di espansione prefissato), in modo da ridurre i segnali che hanno livello molto basso (fig. 11.25). Questi dispositivi possono essere regolati in modo da eliminare il rumore di fondo che si trovi al di sotto di una certa soglia, mentre il segnale desiderato rimane al di sopra della soglia stessa. amplificazione lineare 1:1 soglia di
4:1
limitazione~ 1"-7.::;.___~::::::-...::::::=-----
20:1
soglia di compressione
livello di ingresso (dB)
Fig. 11.23 L' output di un compressore è lineare al di sotto della soglia, e segue la pendenza della compressione selezionata o della curva limite al di sopra della soglia.
367
PROCESSORIDISEGNALE
Fig. 11.24 Expander/gate Aphex Model 622 Logic Assisted. (Fonte: Aphex Systems, lnc.)
11.4.6 Il noise gate Un altro dispositivo di espansione è il noise gate (fig. 11.26). Esso si comporta come un expander con rapporto infinito, e permette il passaggio unicamente al segnale che si trova al di sopra della soglia prefissata, a unity gain (vale a dire senza variazione di guadagno) e senza alcun processo sulla dinamica. Ogni volta che il segnale in ingresso scende al di sotto di tale soglia, il dispositivo blocca effettivamente il segnale applicando una attenuazione totale in uscita. In questo modo si permette al segnale desiderato di passare, mentre i rumori di sottofondo o quelli non desiderati che si trovano nelle pause della musica vengono eliminati. Questo dispositivo è efficace anche per la riduzione dello scambio di informazioni fra tracce. Spesso alcuni gate offrono l'opzione di uno speciale "ingresso di chiave" che permette al fonico di utilizzare un segnale diverso da quello processato per atti vare o disattivare il gate. Può essere chiamato anche sidechain input (fig. 11.27a e 11.27b). Un input sidechain è una sorgente di controllo esterna che è in grado di influenzare in modo specifico il percorso principale del segnale audio di un dispositivo. Ciò permette a una sorgente esterna di segnale analogico (per esempio un sintetizzatore, un oscillatore oppure uno strumento microfonato) di controllare o triggerare l'uscita segnale audio principale di un gate.
60dB di estensione dinamica
z
èì5
g
90dB di estensione dinamica
soglia
o
a. a. ~
rumore
Fig. 11.25 L'expander aumenta l'estensione dinamica di un segnale, attenuando il livello dei segnali che si trovano (per un valore ben preciso) al di sotto di una soglia prefissata.
368
CAPITOLO 11
Fig. 11.26 Drawmer DS404 Quad Gate. (Fonte: QMI)
11.5
L'applicazione del controllo dell'estensione dinamica
La scelta di tempi di attacco e di rilascio appropriati, del grado di compressione, di espansione e di limitazione, dipende dal materiale del programma. Nella registrazione multitraccia, le variazioni dell'estensione dinamica di solito vengono apportate a strumenti singoli o a gruppi di strumenti. Nella radio, in televisione e in fase di stampa del disco, si comprimono anche intere canzoni e la necessità di applicare parametri adatti è molto più critica. Il limiter di solito è usato solo nella registrazione delle parti parlate o per strumenti che presentino transienti (cioè elevati livelli di picco momentanei), in modo che il segnale venga registrato a un livello alto, senza mandare in distorsione il nastro. ingresso del segnale
-
a)
uscita del segnale
-
ingresso del segnale chiave ingresso del segnale
uscita del segnale
-
b) ingresso del segnale chiave
Fig. 11.27 Diagramma di un noise gate con input chiave. a) Con un segnale presente come chiave. b) Senza segnale chiave.
-------
369
PROCESSORIDISEGNALE
La compressione può essere usata per una delle seguenti ragioni: • per minimizzare le variazioni di volume che si verificano quando un musicista, o un cantante, ha un'estensione dinamica eccessiva rispetto alla musica, oppure nel caso di cambiamenti improvvisi della distanza dal microfono; • per pareggiare le diverse estensioni di volume di uno strumento. Per esempio, le note di un basso elettrico spesso hanno un volume molto diverso fra di loro, a seconda della corda suonata. Si può quindi usare una certa compressione per avere una linea di basso più uniforme, uguagliando i volumi delle varie corde. Un altro esempio: alcuni strumenti, come i fiati, hanno alcuni registri a volume più elevato rispetto ad altri, e ciò è dovuto allo sforzo necessario per il musicista per produrre le note. La compressione può rendere omogenei questi livelli di volume; • per poter elevare in maniera significativa un segnale all'interno di un mix, mentre il livello globale del mix che si legge sui meter rimane quasi inalterato. Ciò viene attuato aumentando il rapporto del livello medio rispetto ai picchi; • per ridurre le sibilanze, inserendo nel circuito di compressione un filtro, che fa triggerare il circuito quando si è in presenza di un segnale ad alta frequenza eccessivo. Un compressore usato in questo modo è detto de-esser. Alcuni produttori vogliono ottenere dischi il più compressi possibile; in buona sostanza, essi vogliono che i livelli registrati siano portati al valore più elevato cui si può arrivare senza una vistosa distorsione. La logica che sostiene questa filosofia è che in questo mercato così competitivo le registrazioni più rumorose, quando vengono trasmesse alla radio, per esempio, superano le registrazioni meno rumorose nella classifica dei 40 dischi più venduti. In effetti, una registrazione che abbia l o 2 dB in più rispetto ad un'altra sembra avere più alti o più bassi, e ciò è dovuto all'effetto descritto dalle curve di Fletcher-Munson. Per raggiungere questi alti livelli senza che si verifichi una distorsione, si usano spesso compressori e limiter a doppio canale durante la fase di masterizzazione, per eliminare i picchi ed innalzare il livello medio del programma, in modo che il disco abbia un volume più alto di quello che avrebbe altrimenti. Nella fig.l1.28 viene mostrato un dispositivo che combina un compressore e un limiter. La compressione di un mix mono è effettuata in maniera molto simile a quella con cui si comprime un singolo strumento. La regolazione della soglia, dell'attacco, del release e della ratio è molto più difficile, se vogliamo evitare di enfatizzare troppo (pompare) lo strumento in evidenza nel mix. Quando si comprime un mix stereo si incontra un problema ulteriore: se si usano due compressori individuali, un picco che si verifica in un canale riduce il gain anche nell'altro canale, e fà sì che i suoni posizionati centralmente fra i due monitor si spostino bruscamente verso il canale che non è soggetto a compressione. Per evitare questo spostamento del centro dell'immagine, molti compressori sono collegati in stereo con un secondo compressore, dello stesso modello e marca. Questo procedimento di interconnessione, unendo assieme i due canali, combina le uscite dei
Fig. 11.28 Processore di dinamica, stereo, Valley Audio 433 Dynamite. (Fonte: Valley Audio Products, l ne.)
370
CAPITOLO 11
circuiti sensori del livello di segnale delle due unità. In questo modo, un segnale che provoca una riduzione di gain in un canale, causerà una riduzione uguale anche nell'altro canale, evitando quindi che le informazioni centrali si spostino dalla loro posizione originaria nel mix.
11.6
DSP: l'elaborazione digitale del segnale
Nella produzione audio attuale, l'elaborazione del segnale si attua in maniera sempre più estesa nel dominio digitale, mediante l'uso del DSP (Digitai Signa! Processing). Uno dei maggiori vantaggi che si incontrano lavorando con il DSP è la possibilità di usare la programmazione del software, per configurare un processo sul segnale digitale in modo da ottenere una grande varietà di effetti (riverbero, eco e delay), così come numerose altre funzioni di elaborazione del segnale (l'equalizzazione, il cambiamento di intonazione e di guadagno). Il processo sul segnale nel dominio digitale viene effettuato combinando le circuiterie logiche a blocchi. Queste circuiterie logiche seguono regole di calcolo binario elementari, che si basano su programmi con algoritmi dedicati. Se combinati a blocchi, questi circuiti logici possono essere usati per variare i valori numerici dei campioni audio in maniera prevedibile. Dopo che un programma è stato configurato sia dalla RAM interna sia dal software del sistema, i controlli totali sui parametri delle regolazioni del programma possono essere variati, oppure misurati come numeri discreti o come percentuali del valore totale. Dato che tali valori sono sia discreti che digitali, le regolazioni possono essere duplicate esattamente, o, ancora meglio, salvate in una RAM o in un hard-disk come file, facilmente richiamabile in qualunque istante.
11.6.1 DSP real time e non-real time I processi dì manipolazione numerica usati nei calcoli del DSP possono essere attuati in uno dei due modi seguenti: real time e non-real time. I calcoli in real time sono in grado di processare un segnale in diversi momenti; possono cioè alterare, mixare o processare in altro modo i campioni audio, sia in fase di registrazione sia in quella di riascolto. In questa situazione di elaborazione, le variazioni del segnale audio sono fatte spesso quando lo si riproduce prendendolo da disco, senza agire direttamente sui dati del soundfile originale. Questo editing non distruttivo permette anche, in un secondo tempo, di annullare facilmente (tramite la funzione undo) qualunque variazione apportata inavvertitamente. D'altro canto, il signa! processing in non-real time è usato spesso dai sistemi di harddisk, e dalle workstatìon audio digitali che non possiedono o non hanno bisogno di blocchi processori real time dedicati, per attuare tutti i processi o solo una parte di essi. Dopo che sono stati richiamati i dati in non-real time, oppure le funzioni di signal processing, il processare o il coprocessore del sistema si dedica all'attuazione dei compiti in non-real time (vale a dire l'utilizzatore deve aspettare che il sistema abbia finito di fare tutti i calcoli necessari). Quando ciò avviene, i risultati definitivi sono scritti in un harddisk come file separato. Se si usa questa sezione processata per sostituire un segmento esistente e non processato (per esempio un'area su cui si applica un fade o un crossfade), essa è di solito collegata a dei punti (marker) nell'area del soundfile originale non processato. In seguito, durante il riascolto, la sezione processata è unita con le aree originali in maniera che non ci siano giunzioni evidenti quando il programma viene riprodotto.
PROCESSORIDISEGNALE
371
x 1 ( n ) - 0 - y(n) = x 1 (n)+ x2 (n) =addizione x 2 (n)
x( n)--{)>-- y (n) = guadagno/attenuazione
x( n)
-0--
z (n) = ritardo
Fig. 11.29 Il processo di DSP è costituito soltanto da 3 funzioni basilari: addizione. moltiplicazione (guadagno/attenuazione) e ritardo.
11.7
Fondamenti del DSP
Lo scopo e le funzioni del DSP sono limitati solo dalla velocità, dalla capacità di manipolazione dei dati e dall'immaginazione umana. Il processo in se stesso è costituito soltanto da tre funzioni basilari (fig. 11.29): • addizione; • moltiplicazione; • ritardo (delay). Uno dei metodi migliori per comprendere queste funzioni basilari della logica digitale è quello di usarle in pratica. Proveremo ora a costruire un semplice mixaggio digitale con 4 input e l output, che potrebbe essere usato per combinare i canali di output di una workstation digitale.
11.7.1 L'addizione Come ci si potrebbe aspettare, un sommatore digitale addiziona i vari bit all'ingresso di un circuito, in modo da creare un risultato unico. Con questa costruzione lineare a blocchi, si può iniziare il mixaggio combinando i segnali di input in un solo canale di output (fig. 11.30).
11.7.2 La moltiplicazione La moltiplicazione di valori di campioni per un coefficiente numerico permettere di variare, sia in aumento sia in diminuzione, il guadagno (livello) di un segnale audio
Fig. 11.30 Gli ingressi di un mixer possono essere sommati assieme in un unico flusso di dati.
L
372
CAPITOLO 11
Fig. 11.31 Il guadagno può essere sommato per determinare i rapporti relativi, in mixaggio, dei segnali combinati.
digitalizzato. Tutte le volte che si moltiplica un campione per il fattore l, il guadagno rimane invariato e non si ha alcuna variazione di livello. La moltiplicazione per un fattore inferiore a l porta a una riduzione del guadagno (attenuazione). Parimenti, la moltiplicazione per un fattore maggiore di l si traduce in un incremento del guadagno. Ora che abbiamo appreso queste nozioni , possiamo agire sui controlli del gain del mixer, con una reale possibilità di comando (fig. 11.31 ). Il controllo sul gain può essere messo in atto aggiungendo fader digitali variabili, che possono fornire direttamente al processare i coefficienti di guadagno appropriati, mediante i quali moltiplicare il segnale in ingresso. Prima di continuare, dobbiamo considerare come la moltiplicazione può essere applicata alla produzione attuale, pensando a come si può cambiare il gain di un soundfile nel tempo. Esempi di applicazione di questa variazione del gain sono i fade-in, i fade out, i crossfade e le variazioni di livello. Per comprendere al meglio questo processo, vediamo come si può creare un fade out in non-real time, utilizzando un sistema che si basa su un hard-disk. Supponiamo che, durante la fase di mixaggio, non sia stato applicato un fade out alla canzone su cui stiamo lavorando, ma che si debba usare un fade out nella parte del chorus finale. Il primo passaggio che bisogna affrontare è quello di definire la parte di canzone su cui si deve applicare il fade out (fig. 11.32a), richiamare la funzione di fade e quindi metterlo in atto. Dopo che il fade out è stato completato, è il processore di segnale che deve moltiplicare continuamente i campioni interessati per un coefficiente di diminuzione. n risultato è quello di ridurre il gain lungo tutta la regione definita. Dopo che sono stati calcolati i nuovi campioni, i risultati sono riscritti automaticamente su di sco come file separato (fig. 11.32b); in riascolto, il fade è sovrapposto al soundfile originale. terminando nel punto giusto (fig. 11.32c).
11.7.3 Il delay I blocchi costituti vi finali del DSP mettono in atto funzioni temporali, vale a dire usano i ritardi per creare una specifica funzione o effetto. Nel mondo del DSP, il delay è usato in svariate applicazioni, due delle quali saranno approfondite in questa sede: • i delay usati per effetti particolari ; • i delay applicati ai campioni. La maggior parte dei musicisti moderni, e le persone che si occupano di produzione audio, conoscono bene i dif ferenti modi in cui i delay possono creare un ' ampia gamma di effetti particolari, tra cui il raddoppio delle note e l'eco. Questi effetti (di cui ci occuperemo più avanti in questo capitolo), sono creati mediante ritardi discreti di 35 millisecondi
PROCESSORIDISEGNALE
373
a) fade di 1 secondo
scritto sul disco rigido come fade .001
b) soundfile
c)
fade .001
punto in cui le due regioni sono
attaccate
Fig. 11.32 Esempio di fade di durata l s. a) Soundfile originale. b) Regione definita su cui applicare il fade e scritta su disco fisso, come file separato. c) Il file processato è unito al file originale e viene riprodotto senza una interruzione percepibile o altri effetti sgradevoli.
o più. Un delay digitale viene effettuato memorizzando un campione audio direttamente in una RAM; dopo un certo intervallo di tempo ben preciso (in millisecondi o in secondi), il campione può essere riletto dalla memoria in un istante determinato (e quindi ritardato) (fig. 11.33). Quando il tempo di ritardo è ridotto al di sotto di 10 millisecondi, si verifica un nuovo effetto. Il risultato della somma di un segnale originale e di una sua copia ritardata di un tempo variabile molto breve è una serie di picchi e di cadute nella risposta in frequenza del segnale stesso. Questo effetto, conosciuto con il nome generico diflanging, è il risultato di una equalizzazione selettiva (fig. 11.34). Se si possiede un delay digitale, si può verificare questo effetto di flanging combinando il segnale ritardato con quello originale, ascoltando poi il risultato. Riducendo ulteriormente i tempi di ritardo al di sotto di l f..lS (cioè un milionesimo di secondo), si può cominciare ad introdurre ritardi che influenzano il segnale digitalizzato nel suo livello di campionamento. Così facendo, si può migliorare il controllo sulle caratteristiche del filtro, fino al punto di attuare una equalizzazione selettiva. La fig. 11.35 mostra due semplici circuiti di equalizzazione con caratteristiche shelving nel dominio digitale, alle basse e alle alte frequenze rispettivamente. L'ammontare dell'equalizzazione che deve essere applicata (sia in incremento che in attenuazione) dipende dai moltiplicatori che controllano il gain applicato dai moduli di delay. Aggiungendo stadi ulteriori di ritardo e di moltiplicazione a questo processo di
Blam!
1
........ --------555ii555 '''''il> --------::::::::
m: delay
$
Blam!
Fig. 11.33 Il delay colloca i dati nella memoria, da dove possono essere estratti in un tempo successivo.
374
CAPlTOLO Il
uscita
(dB)ty=yy frequenza
Fig. 11.34 Sommando a un segnale una sua copia ritardata di un intervallo di tempo molto breve, si ha una risposta a pettine, a cui viene dato il nome generico di flanging .
base, si possono assemblare complessi stadi di equalizzazione per creare equalizzatori digitali che sono, per natura, più complessi e di tipo parametrico. Bisogna sottolineare che delay così brevi non possono essere creati usando circuiterie di ritardo che si basano su RAM (che vengono utilizzate invece per creare delay più lunghi), ma impiegando circuiterie logiche dette shift registers, che hanno un design più semplice ed economico. Ritornando ali' esempio del mixer digitale, si può ora finire il progetto intrapreso, mediante l'aggiunta di una certa equalizzazione nello stadio finale. Per esempio, la fig. 11.36 mostra l'applicazione di un semplicissimo filtro passa-alto, che elimina qualunque rumore di fondo a bassa frequenza che possa inserirsi nel sistema, a causa del condizionatore della stanza o del traffico presente ali' esterno.
vy
filtro shelving alle basse
. l{i];
filtro shelving alle alte
;[DJ
•
massimo guad:::: ~~~~~r:..~·~----~-411~~~~-~;~~~~ ::::mo guadagno minimo guadagno
~
guadagno alle basse frequenze
minimo guadagno guadagno alle alte frequenze
Fig. 11.35 Semplici circuiti di equalizzazione e relative possibili curve di risposta.
Fig. 11.36 Elementi di ritardo pari a un campione possono essere aggiunti a un mixer per fornire un'equalizzazione.
375
PROCESSORIDISEGNALE
uscita
Love !
Love !
Love '
Fig. 11.37 Aggiungendo un semplice feedback loop a un circuito di ritardo. si può creare un effetto di eco.
11.7.4 L'eco e la riverberazione Dopo aver esaminato i singoli effetti di delay, si possono aggiungere ulteriori trucchi al proprio bagaglio, ripetendo i delay in modo da creare echi. Gli echi ripetuti vengono creati facendo rientrare una porzione del segnale ritardato di nuovo nel segnale stesso (fig. 11.37). Aggiungendo uno stadio di moltiplicazione in questo circolo, è possibile variare l'ammontare del guadagno che deve essere reinserito nel segnale, e quindi controllare sia il livello sia il numero degli echi ripetuti. Anche se il riverbero potrebbe esser fatto rientrare in una diversa categoria, in effetti esso non è altro che una serie di ritardi molto ravvicinati nel tempo. Per la sua natura, il riverbero acustico può essere suddiviso in tre sottocomponenti: • segnale diretto; • prime riflessioni; • riverberazione. Il segnale diretto è percepito quando il suono originario viaggia direttamente dalla sorgente all'ascoltatore. Le prime riflessioni sono la parte di segnale che viene per prima riflessa verso l'ascoltatore, da superfici ampie in un dato spazio. Di solito queste riflessioni danno all'ascoltatore informazioni subconsce per la percezione dello spazio e delle dimensioni dell'ambiente. L'ultimo tipo di riflessioni è quello che determina le caratteristiche di riverberazione del segnale. Questi segnali sono spezzettati nelle numerose riflessioni casuali che viaggiano da superficie a superficie all'interno di una stanza. Queste riflessioni sono talmente ravvicinate nello spazio che vengono percepite come un unico segnale che si affievolisce. Quando si progetta un dispositivo che usa un numero determinato di linee di ritardo, attentamente controllate sia per quel che riguarda l'ampiezza sia per le relazioni temporali, è possibile creare un numero quasi infinito di caratteristiche di riverberazione. Per illustrare questo punto, riprendiamo il nostro schema elementare di DSP a blocchi e costruiamo un processare (riverbero) molto semplice (fig. 11.38). Come sappiamo, il segnale diretto è il primo che giunge all'ascoltatore; perciò, può essere rappresentato come una singola linea di dati che viene aggiunta a ciascuno stadio - passando direttamente dall'input all'output. All'interno di questo stadio di DSP ci sono un determinato numero di linee di ritardo, accordabili individualmente. Accordando questi diversi moduli a differenti tempi compresi fra 10 millisecondi e l s (che possono rappresentare le dimensioni di un bagno, fino a quelle del Grand Canyon), si possono simulare le prime riflessioni. Successivamente a questa sezione, si possono mettere nel sistema una o più linee di ritardo che presentino dei loop di eco (vale a dire che sono preposte a ripetere gli echi in maniera molto ravvicinata). Tali echi decadranno in un tempo predetermi-
376
CAPITOLO 11
out
Fig. 11.38 Un semplicissimo schema di processare di riverbero.
nato. Questa unità di riverbero può suonare un po' grezza, perché la sua semplicità limita molto il tipo e la qualità di suono che può offrire. Aggiungendo stadi ulteriori e mettendo le regolazioni del gaio sotto il controllo di un microprocessore (usando diversi algoritmi programmati dall'utilizzatore), si può creare una grande libreria di suoni riverberati di alta qualità.
11.8
La realtà del DSP
Come abbiamo appena visto, i fondamenti del DSP sono davvero semplici e lineari. Quando si è in fase di applicazione, comunque, questi blocchi costitutivi possono essere programmati in un blocco di elaborazione, che usa combinazioni più complesse ed elabora algoritmi specifici per arrivare a determinati risultati. Oltre alla complessità intrinseca, si incontrano alcune restrizioni ed esigenze superiori, da tenere presenti per evitare che il processo porti a risultati sbagliati, degradati o addirittura inutilizzabili. Per esempio, tutte le volte che si mixano assieme un certo numero di campioni digitali usando un circuito sommatore, la somma risultante potrebbe avere un valore molto superiore al limite di segnale massimo del sistema. Se non si mettono in atto precauzioni appropriate, si può verificare una condizione detta bit wraparound, con il risultato di un forte pop!. Ogni volta che i processori devono sommare campioni, oppure moltiplicare valori numerici per coefficienti molto lunghi, è possibile che si accumulino più errori o che il risultato finale abbia una parola più lunga di 16 bit. Per ridurre questi errori a un livello accettabile, o per prevenire l'esclusione di valori potenzialmente importanti di lsb (vale a dire bit meno significativi), i processori di alta qualità spesso possono calcolare i valori relativi alla lunghezza delle parole con una risoluzione anche di 24 o 32 bit. Per fortuna, la maggior parte dei moderni dispositivi non presenta più tali inconvenienti. Più ci si addentra nel DSP, più si comprende che il compito della progettazione di un sistema di qualità non è quello di ottenere il suo puro e semplice funzionamento, ma quello di eliminare gli inconvenienti fastidiosi, che spesso sono l'effetto collaterale dell' attuazione di complesse funzioni di manipolazione sonora. Nella parte restante di questo capitolo si prenderanno in esame molti dei più comuni dispositivi e applicazioni di DSP usati nella produzione audio, fra cui i seguenti: • delay; • riverberi; • effetti relativi alla variazione di intonazione e di tempo; • enfatizzazione delle caratteristiche psicoacustiche.
PROCESSORI DI SEGNALE
377
11.8.1 I delay Un'applicazione molto comune degli effetti che usano il DSP è costituita dalle variazioni di tempo ottenute inserendo diverse forme di ritardo nel percorso del segnale. La creazione di un circuito di ritardo è relativamente semplice nel dominio digitale. Anche se i dispositivi di delay dedicati - spesso detti DDL, cioè linee di delay digitali - sono normalmente disponibili in commercio, in effetti quasi tutti i processori di segnale digitali, che possano mettere in atto più funzioni, possono creare questo effetto. Abbiamo visto nel cap. 6 che i ritardi dell'ordine di alcuni millisecondi o secondi si basano soltanto sull'immagazzinamento di campioni audio all'interno di una RAM. Oltre una certa lunghezza di tempo ben precisa i dati sono riletti e mixati con il segnale originale non ritardato (fig. 11.39a e 11.39b). Il tempo massimo di delay che si può ottenere da un dispositivo di questo tipo è limitato unicamente dalla frequenza di campionamento e dalla capacità dei blocchi di memoria. Se si usano ritardi di 35+40 millisecondi, o superiori, nel materiale di un programma, l'ascoltatore li percepisce come ritardi discreti. Quando vengono mixati con il segnale originale, possono aggiungere profondità e corpo a uno o più strumenti. Bisogna comunque fare molta attenzione quando si aggiunge un delay a un intero programma musicale, dato che si rischia di perdere un po' di chiarezza. Se si riducono i delay a valori compresi fra i 15 e i 35 millisecondi, si avranno ritardi troppo ravvicinati per essere percepiti dall'ascoltatore come discreti; in questo caso si otterrebbe un effetto di raddoppio (fig. 11.40). Quando si mixano delay così ravvicinati con il suono di uno o più strumenti, il cervello umano viene ingannato, e ritiene che stiano suonando più strumenti di quanti non ve ne siano in realtà. L'effetto finale (detto tracking o autornatic double tracking, vale a dire raddoppio automatico delle tracce) è ritardo di x millisecondi
+-
,-----· ·' uscita
'
L
a)
b) Fig. 11.39 La DDL introduce una o più ripetizioni discrete del segnale in ingresso, a intervalli scelti dall' utilizzatore. a) Singolo segnale ritardato. b) Un segnale che viene reinserito nella memoria può creare numerosi ritardi ripetuti.
378
CAPITOLO 11
"' .·..··..·. -.·..l
. , . . . . delay
lllliiUII·III· ··. ·.··. ·.·.. " '. ll!llil.lillll!l
Fig. 11.40 In alcuni casi il raddoppio può ingannare il cervello, facendogli credere che stiano suonando contemporaneamente più strumenti di quanti non ve ne siano in realtà. un accrescimento della densità del suono, e può essere usato per i cori i fiati, le sezioni di archi e altri insiemi musicali, per "raddoppiarne le dimensioni". Si può impiegare questo effetto anche su tracce preminenti, come nel caso di parti soliste di voce o di strumenti, per ottenere un suono più grande, ricco e pieno. Ogni volta che i delay inferiori a 15 millisecondi sono mixati con il segnale originale non ritardato, si hanno delle cancellazioni, vale a dire l'effetto di jìltro a pettine. Questo è il risultato dei picchi e delle cadute equalizzate che si verificano nella risposta in frequenza del segnale (fig. 11.41 ). Variando il tempo di uno o più di questi delay ravvicinati, sia manualmente sia automaticamente, si può ottenere un effetto di costante scivolamento di fase, detto flanging o phasing. A seconda delle applicazioni, questo effetto può essere davvero minimo (phasing), oppure portare a variazioni di tempo e di intonazione (flanging) sia moderate sia accentuate. Se si combinano due segnali identici (e spesso leggermente ritardati), che abbiano intonazione lievemente diversa fra di loro, si può ottenere l'effetto comunemente detto chorus. Questo è usato dai chitarristi, in special modo, e da altri musicisti per aggiungere profondità, ricchezza e contenuto armonico al suono del proprio strumento.
11.8.2 La riverberazione Nella produzione audio professionale, la riverberazione acustica naturale ha un ruolo molto importante nella valorizzazione della musica e dei suoni. Un ambiente con caratteristiche acustiche correttamente studiate aggiunge qualità e profondità naturale al suono registrato, influenzando spesso la performance tanto quanto le caratteristiche sonore complessive. In queste situazioni in cui è necessario aggiungere l'ambiente di una determinata stanza, si possono usare riverberi digitali di alta qualità per completare o aggiungere un nuovo senso di spazialità dimensionale alla produzione. Come si è visto nel cap. 3. la riverberazione è data da riflessioni multiple casuali e ravvicinate, che sono rimandate indietro da una superficie all'altra all'interno di uno spazio determinato (fig.
frequenza (Hz)
Fig. 11.41 I picchi e le cadute nella risposta in frequenza di un segnale (aree in grigio) derivano da una combinazione di diversi moduli di ritardo a brevissimo tempo, che si spostano nel tempo per creare i caratteristici effetti di flanging e phasing.
379
PROCESSORIDISEGNALE
livello di riferimento
riverberazione principale
~i 0,5 ~l
tempo di ritardo della prima riflessione (canale 1) ~a~ tempo di ritardo della prima riflessione (canale 2) _ ___riv. subc... . tempo di riverberazione -
_.
te!:!1.2_~_pre_:~"itardo
------
tempo
Fig. 11.42 Livelli del segnale rispetto al tempo, per la riverberazione.
11.42). Questo effetto si traduce in informazioni percepibili che riguardano la dimensione, la densità e la natura di un ambiente, e vanno ad aggiungersi al calore e alla profondità percepite del suono registrato.
11.8.3 Le unità di riverbero digitali Negli ultimi decenni, le unità di riverbero digitali (fig. dalla 11.43 alla 11.45) sono diventate il dispositivo più usato nella produzione audio, per la loro grande qualità, l'ingombro minimo, la flessibilità e l'economicità. Nel paragrafo relativo al DSP nel cap. 6, si è visto che il riverbero digitale è attuato mediante la rigenerazione del segnale di input da parte di una serie di delay digitali molto ravvicinati. Usando alcuni algoritmi digitali, questi delay digitali adottano una serie di esempi casuali, che si traducono in un riverbero le cui caratteristiche sono prevedibili. Questi dispositivi basati su microprocessori possono esercitare un notevole controllo su caratteristiche di riverberazione, quali il livello, il tempo di decadimento, il ritardo p re-eco, l'equalizzazione alle basse e alle alte frequenze e i punti di incrocio (crossover) degli equalizzatori variabili. Quasi tutti i processori digitali di riverbero sono disegnati in modo che l'utilizzatore possa richiamare un certo tipo di riverbero, già programmato, e su di esso operare in tempo reale per adattarlo al meglio alle sue esigenze, salvando queste nuove combinazioni nella memoria del dispositivo stesso, per poterle riutilizzare in futuro.
Fig. 11.43 Processare di effetti digitale Yamaha REV l 00. (Font: Yamaha Corporation of America)
380
CAPITOLO Il
Fig. 11.44 Sony DPS R7. (Fonte: Sony Corporation)
Fig. 11.45 Laxicon 480L, processore di effetti digitale, con sistema LARC. (Fonte: Lexicon, lnc.)
11.9
Effetti di variazione di tempo e di intonazione
Alcuni processori di segnale possono variare la velocità e l'intonazione di un programma audio. Questo complicato compito richiede al sistema una notevole capacità di calcolo (specialmente se il processo è attuato in real-time da un dispositivo dedicato). In generale, il processo di variazione dell'intonazione e della velocità ha un raggio d'azione limitato, vale a dire può correggere o alterare il materiale del programma, senza introdurre distorsione nel segnale, solamente entro limitate variazioni di intonazione. Ciò cambia da dispositivo a dispositivo e a seconda del tipo di materiale (parti vocali, musica e forme d'onda complesse). In definitiva, l'orecchio umano può giudicare se gli inconvenienti dati dalla distorsione introdotta nel sistema possono controbilanciare i benefici dell'effetto stesso. Attualmente si hanno le seguenti possibilità di variazione di intonazione e di tempo: cambiare l'intonazione senza cambiare la durata, cambiare la durata senza cambiare l'intonazione oppure variarle entrambe.
11.9.1 La variazione di intonazione Questa funzione può essere usata per cambiare l'intonazione di un programma, sia in aumento che in diminuzione, per operare la trasposizione di una sorgente audio senza influire sulla durata del programma stesso. Questo processo può attuarsi sia in real time che in non-real time. Uno dei modi in cui esso lavora è quello di scrivere i dati audio campionati in un supporto di memoria temporanea (detto buffer circolare), dove possono essere ricampionati con frequenze di
381
PROCESSORIDISEGNALE
ricampionamento, con frequenza pari alla metà di quella originale (22,05 kHz)
, Ili l
1 kHz a 44,1 kHz di frequenza di campionamento
Ili
l
ttttttttt l
Ili,
si moltiplicano i dati nuovamente ricampionati per il fattore 2
111111'
circuito buffer
Fig. 11.46 La variazione di intonazione viene effettuata ricampionando un dato che è temporaneamente immagazzinato in un buffer circolare, sia a frequenza superiore, sia a frequenza inferiore.
campionamento sia superiori che inferiori a quella originale (fig. 11.46). Per riportare il segnale ricampionato alla sua frequenza di campionamento originale, il passaggio successivo è quello di alterare il segnale in modo da ritornare alla frequenza di campionamento utilizzata nello stadio di input. La variazione di intonazione risultante sarà data in rapporto alla differenza fra la frequenza di ricampionamento interna e la frequenza di campionamento in uscita. Perciò verrà abbassata l'intonazione dei dati che sono stati ricampionati a una frequenza superiore, e viceversa per quelli ricampionati a frequenza inferiore. N elle fig. 11.47 e 11.48 sono mostrati due dispositi vi per la variazione dell'intonazione molto usati attualmente.
11.9.2 Espansione e compressione temporale Combinando frequenze di campionamento variabili e cambiamenti di intonazione. è possibile alterare le caratteristiche di durata di un programma (si cambia la lunghezza di un programma aumentando o diminuendo la sua frequenza in riascolto), così come si può variare l'intonazione relativa (aumentandola o diminuendola). In questo modo si possono ottenere due diverse combinazioni di tempo/intonazione: - si può variare la lunghezza di un programma con un cambiamento corrispondente nell ' intonazione, dovuto alla variazione della frequenza di campionamento; - si può variare la durata di
Fig. 11.47 Eventide DSP 4000 Ultra-Harmonizer. (Fonte: Eventide lnc.)
382
CAPITOLO 11
Fig. 11.48 Studio Vocalist della Digitech. (Fonte: Digitech)
un programma, mentre l'intonazione è aumentata o ridotta in modo da mantenere la stessa intonazione relativa del materiale del programma originale. Le funzioni di compressione/espansione temporale, disponibili sulle più recenti workstation audio digitali, campionatori e processori singoli, stanno diventando lo standard operativo nell'audio per il video, nei film e nelle trasmissioni. Queste funzioni permettono di controllare la durata di un film e della colonna sonora, mantenendo l'intonazione originale, naturale della voce, della musica e degli effetti.Per illustrare come si possono applicare queste tecniche di manipolazione temporale, supponiamo di voler portare a 30 secondi uno spot pubblicitario radiofonico della durata di 27 secondi. Le tecniche di compressione/espansione possono ridurre la frequenza di campionamento del rapporto preciso necessario per ottenere una durata di 30 secondi. Applicando in seguito le funzioni di variazione dell'intonazione, si può riportare l'intonazione del segnale al suo valore originale.
11.10
Enfatizzazione psicoacustica
Alcuni processori di segnale si affidano alle informazioni di tipo psicoacustico per operare; in altre parole sfruttano le modalità di percezione sonora del cervello umano. I primi e più comuni fra questi dispositivi sono quelli che enfatizzano la presenza complessiva di un segnale o dell'intera registrazione, sintetizzando gli armonici superiori e quindi mixandoli con il segnale originariamente registrato. Anche se l'aggiunta di questi armonici sintetizzati non influenza in maniera significativa il volume complessivo del programma, l'effetto che si percepisce è quello di un marcato aumento della parte superiore dello spettro di frequenza, che rende la sonorità del programma più brillante e più presente. Fra questi processori quelli più noti sono l' Aural Exciter della Aphex Systems (fig. 11.49). Altri processori agiscono sull'equalizzazione e sul tempo, di solito in forma di piccole variazioni dei ritardi che introducono cancellazioni di fase, per enfatizzare le caratteristiche spaziali di un suono (quelle relative al posizionamento all'interno dello spettro stereofonico). Un modello di processare psicoacustico di equalizzazione è il Vitalizer del Sound Performance Laboratory (fig. 11.50); esso usa numerosi loop di filtri che mettono in relazione la frequenza, l'ampiezza e la risposta di fase in modo da evidenziare gli strumenti individuali, separando i suoni in bande di frequenza adiacenti e applicando lievissime variazioni dei ritardi. Oltre alle sofisticate funzioni di elaborazione nelle regioni degli infrasuoni e delle medio-alte, il Vitalizer può essere utilizzato per aggiungere armonici di quart' ordine al ségnale, per enfatizzare e dare maggiore definizione senza andare in distorsione. Il pro-
PROCESSORIDISEGNALE
383
Fig. 11.49 Aural Exciter Type C con Big Bottom. (Fonte: Aphex Systems. lnc.)
Fig. 11.50 Il processare psicoacustico di equalizzazione Vitalizer. (Fonte: Beyerdynamic)
Fig. 11.51 Processare digitale tridimensionale Spatializer. (Fonte: Desper Products, lnc.)
384
CAPITOLO Il
Fig. 11.52 Riverbero spaziale dimensionale Rolands SRV-330. (Fonte: Roland Corporation, US)
cesso di surround (avvolgimento) psicoacustico si attua individuando i segnali che sono fuori centro e inviandoli in controfase ai canali opposti, creando perciò un suono che aumenta l'ampiezza dello spettro sonoro percepito. Altri processori digitali di tipo psicoacustico (fig. 11.51 e 11.52) si occupano esclusivamente della spazializzazione (cioè del posizionamento di un segnale audio all'interno dello spettro acustico tridimensionale), anche se la registrazione è riascoltata su monitor stereo. Spesso questi dispositivi hanno ingressi multipli che sono manipolabili in uno spettro stereo a 360°, mediante un alpha dial continuo o un joystick. Variando questi parametri di posizionamento (in tempo reale o immettendo informazioni di posizionamento automatizzate sotto forma di dati MIDI in un sequencer), ciascun percorso di elaborazione può creare un percorso, relativamente alla fase e all'ampiezza, che può trarre in inganno il cervello, che percepisce la performance come se arrivasse da uno spettro sonoro avvolgente. Questo, ovviamente, è l'obiettivo teorico; in pratica, il successo di questo effetto varia da dispositivo a dispositivo.
11.10.1 Dispositivi multi-effetto Dato che molti processori di segnale digitali possono essere facilmente programmati, per attuare svariate funzioni, sempre più processori di segnale hanno funzioni di multieffetto (fig. 11.53, 11.54 e 11.55). I multi-effetto, in questo caso, hanno due principi di base: • un dispositivo con un solo effetto che fornisce alcune funzioni di elaborazione; comunque, una sola può essere richiamata volta per volta; • un dispositivo con un solo effetto, che fornisce alcune funzioni di processazione delle quali solo un numero limitato possono essere richiamate e messe in atto contemporaneamente. Entrambi questi tipi di dispositivi sono usati comunemente e sono molto preziosi per lo studio di registrazione o di progetto, in cui la versatilità di elaborazione è spesso un extra. L' elenco seguente offre alcune delle possibili funzioni di elaborazione di effetti fornite all'utilizzatore da diversi dispositivi multi -effetto:
385
PROCESSORIDISEGNALE
Fig. 11.53 Processore multieffetto Boss SE-70. (Fonte: Boss)
Fig. 11.54 Processore multieffetto Lexicon PCM-80. 1
Fonte Lexicon . In c )
Fig. 11.55 Processore multieffetto T.C. Electronic M5000. (Fonte: T. C. Electronic of Denmark)
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CAPITOLO Il
Riverbero Equalizzazione Variazione deli' intonazione Conversione della frequenza Campionamento, anche one-shot Pedale wah-wah Tremolo e vibrato
11.11
Delay, chorus, phasing e flanging Compressione, limitazione, espansione e gating Variazione di tempo Enfatizzazione spaziale e dello spettro di campionamento Distorsione e overdrive Effetto di rotary speaker e auto-panning Mescolamento degli effetti
Editing degli effetti di dinamica, tramite protocollo MIDI
Uno dei metodi più usati per automatizzare i dispositivi degli effetti durante un mixaggio- da una sequenza MIDI o sul palcoscenico durante una performance dal vivo- è quello di usare i comandi di program change MIDI. Allo stesso modo in cui un patch di suono può essere memorizzato nei registri posizionali della memoria di uno strumento, per essere richiamato in un secondo tempo, la maggior parte dei dispositivi di effetti che funzionano con il MIDI offrono numerosi registri, in cui si possono memorizzare i dati dei parametri dei patch e i tipi di effetti usati. Mediante la trasmissione di un comando di program change, è spesso possibile richiamare automaticamente un tipo di effetto, tramite un dispositivo che sia programmato per ricevere tali comandi di program change su un dato canale MIDI (fig. 11.56). I comandi di program change (e a volte i messaggi continui di controller) permettono di modificare facilmente complesse funzioni di elaborazione del segnale, o di richiamarle durante il normale riascolto di una sequenza MIDI. Un sequencer permette spesso l'inserimento di un numero di program change - che corrisponde al tipo di effetto desiderato - in una traccia separata, sempre su sequencer, oppure su una traccia che contiene dati di performance strettamente correlati. Oltre ai program change in real time, i parametri degli effetti possono essere spesso variati in tempo reale, mediante l'uso di messaggi di sistema esclusivo in real time (vale a dire· tipo di programma, tempo di riverbe-
canale MIDI nr. 8, program change #46
effetto
Fig. 11.56 Le regolazioni degli effetti possono essere rese automatiche all'interno un sistema, mediante 1'utilizzo di comandi MIDI di program change.
PROCESSORI DI SEG:'\.-\LI:'
387
controllar del software controllar dell'hardware
messaggi di controllo MIDI in sistema esclusivo, in tempo reale
messaggi di controllo MIDI in sistema esclusivo, in tempo reale
Fig. 11.57 Controllo dinamico sui parametri degli effetti, mediante un controller esterno di comandi MIDI.
ro, EQ o profondità di chorus). Il controllo su questi messaggi è attuato in tempo reale, con l'uso di un controller MIDI esterno oppure di controller dei fader di dati, su hardware o su software (fig. 11.57). I software di editing basati su computer, detti patch editors (fig. 11.58 e 11.59), offrono anche la possibilità di editing della dinamica dei parametri degli effetti, permettendo all'utilizzatore di variare e di accordare finemente i parametri stessi, mediante l'uso di grafici e di scale visualizzati su uno schermo e variati tramite un mouse oppure, in alternativa, mediante il display di valori numerici che rappresentano direttamente la disposizione dei parametri di controllo del dispositivo. Il controllo su questi parametri è attuato in tempo reale, usando messaggi di sistema esclusivo specifici di quel dispositivo. Dopo che si sono assemblati e accordati finemente l'effetto o il multieffetto desiderato, queste disposizioni dei parametri possono essere salvate come un registro preset del dispositivo, per essere richiamate in un secondo tempo, tramite il pannello frontale del dispositivo stesso oppure mediante messaggi di program change. In un recente passato, gli editor dei programmi sono stati spesso programmati per uno specifico dispositivo o per un numero limitato di dispositivi, dato che questi editor dovevano comunicare dati di sistema esclusivo pertinenti soltanto al dispositivo su cui si operava l ' editing. Con l'immissione sul mercato di numerosi dispositivi di effetti controllati in MIDI. è sempre più comune trovare editor universali, che sono in grado di operare direttamente su molti dispositivi in tempo reale. Questi programmi universali sono usati con un gran numero di dispositivi costruiti da diverse case; di conseguenza essi contengono spesso una interfaccia più generica, per controllare un'ampia gamma di dispositivi di effetti e di strumenti musicali, rispetto ai modelli simili ma dedicati specificamente. Dopo che si è occupato completamente un banco di preset di un dispositivo, un editor di programma permette spesso di trasmettere questi messaggi di sistema esclusivo a quasi tutti i computer, per mezzo di un dump di dati MIDI di Sys-Ex. In questo modo, si possono memorizzare e richiamare numerosi banchi di preset, il che permette di avere librerie su computer molto più fomite. Questi programmi di editing, detti anche patch librarians, permettono inoltre di organizzare gli effetti memorizzati in gruppi di banchi, a seconda del tipo di effetto o, se si preferisce, in un altro ordine. Similmente a quasi tutti i patch degli
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CAPITOLO 11
Fig. 11.58 Midi Quest per Windows 4.0 Universal editorllibrarian. (Fonte: Sound Quest, lnc.)
strumenti elettronici, i patch degli effetti possono essere acquisiti da molte fonti diverse; fra queste le cosiddette librerie di patch (che contengono dati di patch a cui si può accedere manualmente), cards di dati di patch (ROM cards che sono fornite dai costruttori stessi o da aziende collegate), dischetti di computer che contengono dati (fomiti dagli stessi soggetti sopra menzionati) e file di computer che si possono caricare via modem. In ultima analisi, l'automatizzazione MIDI dell'elaborazione degli effetti può essere uno strumento molto utile per incrementare, con una spesa minima, l'efficienza della propria musica e produzione.
Fig. 11.59 Galaxy Universal editor/librarian per Macintosh. (Fonte: Opcode Systems, lnc.)
12 La riduzione del rumore
A causa dell'aumento deli' estensione dinamica e della richiesta di maggiore qualità sonora che è stata portata dali' audio digitale e dal CD, è spesso necessario dedicare molta attenzione allivello del rumore di fondo che è prodotto dal nastro magnetico analogico, dal self noise di un amplificatore o da dispositivi simili. L'estensione dinamica dell'orecchio umano comprende una gamma di 130 dB; comunque una gamma come questa non può essere adeguatamente registrata su nastro analogico (fig. 12.1). Per registrare un'estensione dinamica superiore a 60 dB, è necessaria una certa forma di compensazione dinamica. Le limitazioni che si incontrano sulle tracce dei comuni ATR o VTR analogici sono dettate dal rumore di fondo del nastro (che è percepibile quando il livello globale del segnale è troppo basso) oppure dalla saturazione del nastro (causata dalla distorsione che si verifica quando si registra ad un livello troppo alto). Se un livello di registrazione ottimo produce comunque un livello di rumore di fondo inaccettabile, l'ingegnere del suono ha di fronte due possibilità: registrare ad un livello superiore (con il rischio di aumentare la distorsione) o variare la gamma dinamica complessiva del segnale. Il rumore di fondo del nastro analogico può anche non essere un fattore limitativo quando si lavora su l o 2 tracce in una produzione audio, ma il rumore e la distorsione aggiuntiva che si hanno combinando 8, 16, 24 o più tracce può andare da un livello fastidioso fino a uno inaccettabile. È necessario eliminare i seguenti tipi di rumori. • rumori propri del nastro e dell'amplificatore; • scambio di informazioni fra tracce; • effetto copia; • rumore di modulazione. Questi rumori di tipo analogico sono stati ridotti o eliminati mettendo in atto i seguenti procedimenti: • miglioramento della gamma dinamica dei nastri da registrazione professionali e/o aumento della velocità di scorrimento del nastro, in modo da registrare a livelli di flusso maggiori;
390
CAPITOLO 12
40
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Fig.12.1
Estensione dinamica tipica di molti dispositivi audio professionali.
• costruendo le testine dei registratori e le circuiterie elettroniche in modo da avere un minore scambio di informazioni fra canali in registrazione; • aumentando lo spessore della base utilizzata nella produzione dei nastri, per ridurre l'effetto copia. Con la disponibilità di nastri che offrono un output maggiore, con un basso rumore di fondo (con un normale aumento del rapporto segnale-rumore di 3 dB), i livelli di rumore di fondo sono stati ulteriormente diminuiti. Il rumore di modulazione è un componente ad alta frequenza che provoca una certa sfilacciatura o la generazione di frequenze agli estremi delle bande (fig. 12.2). Ciò è in parte dovuto alle irregolarità degli strati di copertura dei nastri magnetici da registrazione. Il rumore di modulazione si verifica solo quando è presente un segnale e aumenta all'aumentare del livello del segnale stesso, questo tipo di rumore è uno dei fattori principali nella creazione del suono analogico
12.1
Il processo di compressione/espansione
Un procedimento di riduzione del rumore molto usato attualmente è quello dei compander, i cui modelli sono costruiti dai Dolby Labs e DBX. Il processo di codifica e decodifica della compressione/espansione prende il nome dal fatto che il segnale in arrivo è compresso prima di essere registrato su nastro; in fase di riascolto, il segnale viene espanso in maniera uguale, fino a ritornare alla sua gamma dinamica originale (con una conseguente riduzione del rumore di fondo del nastro). Per comprendere meglio questo processo pos-
Fig. 12.2
Rumore di modulazione di un'onda sinusoidale.
LA RIDL"ZIO:\E DEL RL \ l OR E
391
z ----------------
èn il segnale è compresso e spinto verso l'alto
tttttttt Fig. 12.3
Esempio di processo di riduzione del rumore tramite compressione/espansione su tutta la banda passante.
siamo fare riferimento alla fig. 12.3. Un segnale viene compresso ed espanso su tutta la sua ampiezza di banda audio. Prima che il segnale venga inviato all'ingresso del registratore, la sua estensione dinamica complessiva è compressa in una banda ristretta ma molto ben controllata. Ciò viene fatto perché l'estensione dinamica appena compressa può essere registrata su nastro ad un livello significativamente maggiore rispetto al rumore di fondo residuo. Durante il riascolto il segnale viene espanso di nuovo verso il basso, fino ad arrivare alla sua estensione dinamica originale, mentre il rumore di fondo viene ugualmente espanso e portato ad un livello per cui non è più udibile. Anche se sono simili in teoria al precedente esempio, altri sistemi operano spezzettando il segnale audio in diverse bande audio separate. Tale sistema rende possibile operare solo su quelle bande di segnale che necessitano di compressione ed espansione (cioè quegli spettri di frequenze in cui mancano i passaggi di segnale a volume alto che altrimenti potrebbero mascherare la presenza di rumore di fondo del nastro); in questo modo si lascerebbero praticamente invariate quelle bande che non necessitano di compressione ed espansione (cioè quegli spettri di frequenza in cui si trovano passaggi di segnale a volume sufficientemente alto). Oltre alle riduzioni di rumore attuabili sui nastri analogici i compander possono anche essere utili per ridurre i rumori estranei e i ronzii che si verificano su trasmissioni a grande distanza o su linee di trasmissioni radio.
12.1.1 I sistemi Dolby per la riduzione del rumore Il Dolby è disponibile in 5 tipi fondamentali, per la produzione audio: Dolby SR. Dolby A e i Dolby C, Dolby B eS non professionali. Il Dolby SR (spectral recording) è un processo di codifica e decodifica che si presta facilmente a qualunque applicazione nella registrazione o nelle trasmissioni audio; il suo utilizzo elimina in pratica le influenze del rumore e della non linearità sul suono riprodotto, consentendo un miglioramento di dinamica che può arrivare fino a 24 dB rispetto ad un supporto che non adotta tale sistema di riduzione del rumore. Il processore di segnale Dolby SR è di tipo sidechain e opera parallelamente al percorso audio principale del dispositi vo. L' output di questo processare viene sommato o sottratto dal segnale principale, a seconda che il circuito abbia funzioni di codificatore o di decodificatore. Per livelli molto bassi di segnale, o in assenza di segnale, il Dolby SR applica una caratteristica specifica con guadagno e frequenza fissi , che riduce il rumore e gli altri disturbi a basso livello. Ciò si traduce in una forma di equalizzazione ottimizzata, che rimane invariata quando il segnale si trova al di sotto di un certa soglia. Soltanto quando il livello di una parte qualunque dello spettro del
--·
392
CAPITOLO 12
segnale aumenta in maniera significativa, il circuito varia le proprie caratteristiche di azione. Se ciò accade, il Dolby varia il guadagno solo per frequenze su cui il cambiamento è necessario, e solo per l'ammontare desiderato. Anche se la maggior parte delle sue circuiterie elettroniche è usata per l' analisi di spettro, il sistema operativo principale del Dolby SR consiste di 5 gruppi di filtri a banda fissa e a banda variabile, con curve gentili che differiscono da frequenza a frequenza, anche nei tagli. I filtri con bande prefissate sono controllati elettronicamente per poter variare il loro guadagno; quelli con guadagno fisso sono regolati in modo da poter coprire più gruppi di frequenze. I filtri sono collegati in maniera incrociata, in una tecnica nota con il nome di sostituzione attiva, che permette di selezionare entrambi i tipi di filtro nella esatta proporzione desiderata. Selezionando e combinando i filtri, la circuiteria di controllo del SR può creare un numero infinito di forme di filtri, attraverso i quali il segnale può passare durante il processo di codifica. Durante la decodifica, le varie forme di filtro sono create automaticamente e sono esattamente opposte rispetto a quelle usate nel processo di codifica. Ciò si traduce in una accurata e lineare risposta in livello, fase e frequenza. Per un corretto utilizzo del Dolby SR è necessario elaborare il segnale sia in fase di registrazione sia in fase di riascolto di un nastro, assegnando ciascuna traccia del nastro stesso ad un canale separato. In riascolto si usa la stessa unità che opera il processo sul segnale in registrazione e di solito il passaggio fra i vari modi è azionato automaticamente dalle circuiterie logiche di switching del transport del registratore. Il sistema professionale originale di compressione/espansione Dolby, cioè il Tipo A, fornisce 10 dB di riduzione del rumore al di sotto dei 5 kHz, aumentando gradualmente il guadagno dei segnali a basso livello invece di diminuire il guadagno dei segnali ad alto livello. Le circuiterie usano un limiter sidechain, che impedisce al segnale di oltrepassare di molto la soglia dei -40 dBm (fig. 12.4). L'output di questo limiter viene sommato algebricamente al segnale in input non compresso. Dato che l'output del limiter oltrepassa di poco i -40 dBm, l'effetto aggiuntivo di questo segnale, quando è combinato con il segnale in ingresso, dipende dal livello del segnale di input stesso. Quando questo è basso, al suo confronto l'output del limiter è molto grande e quindi l'aggiunta di questo segnale si traduce in un incresegnale in ingresso (dBm)
-40
o o
.
nessun Intervento dellimiter
Fig. 12.4
l l 1
~-•
L'uscita dellimiter sidechain oltrepassa di poco i- 40 dBm.
393
LA RIDUZIO'JE DEL RL \l OR E
mento del livello complessivo. Quando invece il segnale in ingresso è alto, l'output del limiter è insignificante se i due segnali sono sommati. La stessa procedura viene seguita durante il processo di espansione. se si esclude il fatto che l'output del limiter è sottratto precisamente dal segnale di input. riportando perciò a sua volta i livelli più bassi del guadagno ai loro valori originali. Il Dolby A riduce in maniera efficace il rumore del programma, suddividendo lo spettro in quattro bande separate, (fig.l2.5). A ciascuna banda di frequenza corrisponde un processa re di dinamica, in modo che la presenza di un segnale ad alto livello in una banda non interferi sca con l'analisi delle altre bande. Gli output dei 4 filtri e dei processori di segnale sono combinati in modo che i segnali a basso livello (al di sotto dei -40 dB) siano incrementati di 10 dB da 20Hz a 5 kHz, e tale incremento viene gradualmente aumentato. da 5kHz a 14kHz, fino ad un massimo di 15 dB. All'aumentare del livello del segnale in una banda, diminuisce la corrispondente riduzione di rumore, ma aumenta il mascheramento efficace; quindi il livello del rumore sembra rimanere costante. Le bande non sono definite con precisione, per cui quando la riduzione di rumore nella banda 2 viene inabilitata dalla presenza di segnali ad alto livello fra 80 Hz e 3 kHz, una certa riduzione di rumore (oltre al mascheramento) è fornita dalla banda l e, al di sopra di 1,8 kHz, dalla banda 3. Se anche la riduzione di rumore della banda 3 è inabilitata a causa di segnali ad alto livello compresi fra 3 kHz e 9 kHz, la banda 4 contribuirà alla riduzione del rumore al di sopra dei 5 kHz. Raramente le riduzioni di rumore delle bande l e 4 sono completamente disabilitate, tranne che per suoni di organo a canne o di piatti della batteria a livello veramente alto. Anche se l'ammontare effettivo della riduzione di rumore lungo tutto lo spettro audio varia da un istante a quello successivo, il livello di rumore percepito dall'orecchio umano rimane costante. Per garantire che il nastro sia riascoltato allo stesso livello al quale è stato registrato, viene registrato all'inizio di ogni nastro un tono di 440 Hz o 700 Hz, a O VU, in modo che il livello possa essere regolato correttamente quando il nastro è riascoltato. Tale tecnica è usata per essere sicuri che segnali che siano al di sotto della soglia in registrazione abbiano lo stesso livello al di sotto della soglia anche in riascolto. Esiste una tolleranza del ± 3% prima che una certa differenza nel segnale in riascolto diventi evidente. Se il segnale viene riprodotto ad un livello troppo alto attraverso l'unità Dolby, si verificherà una espansione troppo contenuta, dato che illimiter è bloccato dai segnali ad alto livello, e il suono risulterà compresso e oltremodo brillante. Se il segnale è riprodotto ad un livello troppo basso, l'espansione sarà eccessiva e quindi il suono risulterà cupo e con una gamma dinamica troppo estesa. Non è importante che il livello registrato del segnale sia lo stesso durante tutto il riascolto. banda 2
20
80
3k
5k
frequenza (Hz)
Fig. 12.5
Le 4 bande del filtro del Dolby A.
banda 4
banda 3
9k
20k
394
CAPITOLO 12
Il Dolby B, che di solito si trova nei registratori a cassetta non professionali, è pensato per ridurre il fruscio del nastro. Il Dolby B agisce solo per comprimere ed espandere le frequenze più alte, e non ha alcun effetto sui rumori a bassa frequenza, come ad esempio il rumore di terra. L'effetto del Dolby B è pari a 3 dB di attenuazione a 600 Hz, e arriva fino a lO dB a 5kHz, dopo di che si assesta su questo livello, con una modalità di tipo shelving. Il Dolby C è una recente versione non professionale del Dolby SR, e offre una possibilità di riduzione di rumore complessiva pari a 20 dB, se usato con le comuni cassette a nastro.
12.1.2 Il sistema DBX per la riduzione del rumore Il DBX (fig. 13.6) è un sistema di compressione/espansione con intera banda passante, che fornisce una riduzione di rumore compresa fra 20 dB e 30 dB. Similmente ad altri sistemi di compressione/espansione, i canali del DBX sono inseriti fra la consolle e i registratori a nastro. Il compressore usa un rapporto di compressione di 2 : l per livelli fra -90 dB e + 25 dB, e il suo punto di guadagno unitario è fissato a + 4 dB (O VU). A differenza dei sistemi Dolby, tutti i segnali sono compressi ed espansi con un rapporto 2 : l, indipendentemente dal livello del segnale, e perciò non vi sono parametri influenzati dal livello stesso. Nella fig. 12.7 è mostrato il procedimento di riduzione del rumore del DBX. Supponiamo che il registratore a nastro presenti un rapporto segnale/rumore pari a 60 dB e che la gamma dinamica del programma registrato sia anch'essa 60 dB. Durante i passaggi a volume più basso, il rumore di fondo aggiunto al
Fig. 12.6
Modulo per la riduzione del rumore DBX 911 . (Fonte: DBX Professional Products)
LA RIDUZIONE DEL RUMORE
395
programma ha la stessa intensità del programma stesso, e perciò è ben udibile. Con il sistema DBX, il programma passa attraverso la sezione di registrazione del DBX stesso e viene compresso, con rapporto 2 : l, in una gamma dinamica pari a 30 dB. Questo segnale compresso viene quindi registrato su nastro, su cui, in effetti, viene mixato con il rumore del nastro stesso. Il rumore del nastro è adesso 30 dB al di sotto del passaggio musicale con livello più basso. In fase di riascolto, l'expander riduce il livello del segnale di 30 dB per quanto riguarda il passaggio musicale a volume più basso, ma riduce il rumore portandolo 30 dB al di sotto del segnale più debole e 90 dB al di sotto dello O VU. Perciò l'effettiva riduzione di rumore è pari a 30 dB . La differenza di livello fra il rumore dovuto al nastro e il segnale registrato sul nastro a volume più basso determina il rapporto segnale/rumore. Un rapporto di compressione 2 : l è stato scelto per rapporti segnale/rumore più alti a causa del ridotto effetto che le cadute di segnale del nastro hanno sull'expander. Dato che l'expander riduce il suo output del doppio rispetto al segnale riprodotto dal nastro, una caduta di segnale di 2 dB sul nastro provoca una caduta di 4 dB del segnale sul quale è applicato il rapporto di compressione 2: l. Un rapporto 3 : l porterebbe, per esempio, a una caduta di 6 dB. Un rapporto di 1,5 : l renderebbe meno evidenti i problemi di cadute nel segnale, ma riuscirebbe a farlo a scapito di una buona riduzione del rumore (in questo caso sarebbe possibile una riduzione di soli 20 dB). Il rapporto di compressione 2 : l è considerato il miglior compromesso fra l'ammontare della riduzione di rumore e la sensibilità alle cadute di segnale. Il sistema DBX opera sull'intero spettro di frequenza da 20 Hz a 20 kHz. I Laboratori Dolby hanno trovato che se il compressore opera su tutto lo spettro di frequenze si ha una perdita di riduzione di rumore nello spettro stesso, per segnali ad alto livello, anche se questi presentavano uno spettro di frequenze ridotto. Il rumore non mascherato dai passaggi musicali diventava evidente nelle riproduzioni ad alto volume. Il sistema DBX supera questo problema in una certa misura, usando un altro filtro per pre-enfatizzare le alte frequenze di 12 dB prima del compressore e usa un filtro ulteriore per de-enfatizzare le alte frequenze dopo l'expander. Quindi, anche se il segnale è a O VU quando non avviene la compressione o l'espansione, si verifica una effettiva riduzione di l O dB alle alte frequenze. Questi l O dB di riduzione sono ottenuti unicamente quando la maggior parte dell'energia del segnale è al di sotto dei 500 Hz. Quando il materiale del programma si estende anche alle alte frequenze, l'effetto del filtro diminuisce e viene sostituito, in un certo modo, dall'effetto mascheramento del programma
O dB
z Ù)
g
-30 dB
o a. a. ~
-60 dB rumore di fondo
Fig. 12.7
Espansione di una gamma dinamica da 60 dB a 90 dB, utilizzando un sistema DBX per la riduzione del rumore.
396
CAPITOLO 12
stesso. Una speciale circuiteria di controllo per il compressore e l'expander riduce il guadagno quando il livello dei segnali ad alta frequenza diventa molto alto, in modo da evitare la saturazione del nastro che sarebbe causata dalla azione combinata del filtro e dell'equalizzazione N.A.B. che apporta un incremento alle alte frequenze.
12.2
Processo di riduzione del rumore single-ended
Il sistema di compressione/espansione richiede che si attui un processo di riduzione del rumore sia durante la fase di registrazione sia durante quella di riascolto per ottenere l'effetto desiderato. Quando si usano questi dispositivi, il rumore non può essere eliminato completamente da un segnale; si può soltanto evitare che entri in esso. Il procedimento di riduzione del rumore single-ended, o non-complementare, opera fondamentalmente come un expander (o un noi se gate) che varia la sua azione in relazione alla frequenza, e cancella il rumore da una sorgente audio usando un expander abbinato ad un filtro passa-basso che segue le escursioni dinamiche del segnale da processare. L'espansione e il filtraggio dinamico possono essere usate sia assieme sia separatamente, per fornire il massimo ammontare possibile di riduzione del rumore. Sia i sistemi di riduzione del rumore single-ended analogici che quelli digitali sono attualmente disponibili sul mercato. I sistemi digitali sono solitamente algoritmi di programma presenti in alcuni processori digitali. Al contrario, i sistemi analogici sono delle unità a se stanti costruite attorno a VCA specifici e circuiterie di ricerca di livello associate (fig. 12.8). I sistemi di riduzione del rumore single-ended operano suddividendo lo spettro audio in un certo numero di bande di frequenza. Tutte le volte che il livello del segnale di ciascuna banda scende al di sotto di una soglia definita dall'utilizzatore, il segnale stesso viene attenuato. La riduzione del rumore ottenuta attraverso questo processo di espansione e filtraggio si basa su alcuni principi di psicoacustica. Il primo di questi afferma che la musica è in grado di mascherare il rumore che si trova all'interno della stessa banda di frequenze, ma che sia a un livello inferiore. Il secondo afferma che riducendo la banda di un segnale audio si riduce il rumore percepito, perché maggiore è la distribuzione spettrale del rumore, maggiore è la sensibilità dell'orecchio umano a tale rumore.
Fig. 12.8
Sistemi Behringer Denoiser, Model SNR 202 e 208. (Fonte: Behringer Specialized Studio Equipment Ltd.)
LA RIDUZIONE DEL RUMORE
397
Il filtro dinamico esamina il contenuto di alte frequenze del segnale in arrivo e, in assenza di un certo valore di energia, viene ristretta la banda del filtro. Quando l'energia ritorna al di sopra di un certo livello, il filtro si apre di nuovo per lasciar passare tutto il segnale, regolando l'attacco a seconda delle necessità.
12.2.1 Il noise gate Il noise gate (fig. 12.9) può rivelarsi un dispositivo per la riduzione del rumore molto efficace se usato per ridurre il rumore di fondo del materiale di un programma; il noise gate può essere visto come un expander con rapporto di espansione molto alto, che agisce come amplificatore a guadagno unitario in presenza di un segnale al di sopra di una certa soglia, lasciando passare inalterato il segnale stesso. Quando il livello del segnale audio in ingresso al dispositivo scende al di sotto di una certa soglia prefissata, il segnale stesso viene drasticamente bloccato prima di uscire. Perciò il rumore è eliminato dal segnale di un programma quando non è presente un altro segnale che lo possa mascherare. Se il materiale del programma è molto difficile da processare, può essere necessario apportare un fine-tune, cioè una accordatura fine, ai controlli di attacco e di rilascio, per eliminare effetti indesiderati di pumping e breathing del rumore di fondo (il cosiddetto respiro), al di sotto del segnale voluto.
12.3
I sistemi digitali di riduzione del rumore
Di recente sono state realizzate alcune forme avanzate di elaborazione digitale del segnale (DSP), che possono ridurre il contenuto di rumore di fondo presente in un materiale preregistrato, che può comprendere sia effetti collaterali di tipo analogico, come ad esempio il fruscio, ticchettii, pops ed anche alcuni tipi di distorsione presenti nel segnale musicale stesso da processare. Alcuni algoritmi si sono rivelati in grado di attenuare gli effetti collaterali di granulosità di una registrazione digitale che sia stata effettuata con una bassa risoluzione in bit (come ad esempio 8 o 12 bit). Il DSP è usato per svariate applicazioni, che vanno dalla semplice eliminazione del fruscio del nastro, del rumore di terra, o di un ambiente di fondo invadente, fino alla possibilità di attuare una totale puli-
Fig. 12.9
Symetrix 564E Quad/Expander Gate. (Fonte: Symetrix, lnc.)
398
CAPITOLO 12
Fig. 12.10 Il sistema Digidesign Intelligent Noise Reduction. (Fonte: Digidesign)
zia e restauro di un vecchio materiale di programma che deve essere trasferito su compact disc. Anche se esistono processori digitali di segnale separati, al momento della stesura di questo libro i sistemi più utilizzati sono quelli di tipo software su Macintosh. Due esempi sono il plug-in DINR (riduzione del rumore dinamica e intelligente) della Digidesign e il programma No-Noise della Sonic Solutions. Il DINR (fig. 12.10), è un modulo plug-in di elaborazione del segnale che permette di eliminare il rumore di terra, il fruscio e altri rumori estranei da una registrazione, analizzando l'audio in questione (un passaggio rumoroso breve isolato è ideale ma non necessario). Questa analisi è usata in seguito per creare un modello sonoro, in parole povere un rumore di riferimento, che viene sottratto digitalmente dal soundfile originale (in un certo ammontare selezionato dall'utilizzatore). Dopo che il suono è stato analizzato, il DINR può processare il segnale anche in tempo reale. Usando una funzione detta UltraMaximixer, è possibile avere una idea del risultato della elaborazione del segnale senza, per questo, andare a modificare il file. Spesso questa funzione di anteprima viene usata per trovare la regolazione ottimale dei parametri di tali algoritmi. In alternativa, i dati del soundfile possono essere riscritti su disco in non-real time, per un riutilizzo posteriore. Il sistema No-Noise della Sonic Solutions (fig. 12.11) può essere paragonato a un expander multibanda intelligente; in questo caso, comunque, multi significa che lo spettro audio è suddiviso in più di 2.000 bande di frequenza. Il sistema mette in atto più di 53 milioni di calcoli per ogni secondo di musica e, come nel caso del programma Digidesign, i recenti miglioramenti della velocità dei coprocessori permettono calcoli molto complessi, come quelli che devono essere fatti sia in real time sia in non-real time. Il processo No-Noise è suddiviso in tre stadi funzionali: analisi visuale, de-clicking e de-noising. Questi stadi sono descritti nei seguenti paragrafi.
LA RIDUZIONE DEL RUMORE
399
Fig. 12.11 Schermata applicativa del No-Noise. (Fonte: Sonic Solutions)
12.3.1 Analisi visuale Nello stadio di analisi visuale, il soundfile viene esaminato al fine di determinare quanto il software debba processare il segnale per liberarlo dai rumori indesiderati.
12.3.2 Il de-clicking Dopo che il soundfile è stato analizzato, il No-Noise può essere usato per rimuovere automaticamente i pop e i click. Il programma non elimina fisicamente questi problemi; al contrario, mettendo in atto una analisi delle frequenze, sia prima che dopo il click, il programma riesce a sintetizzare quella che doveva essere la forma d· onda originaria e sostituirla alla parte danneggiata.
12.3.3 Il de-noising Dopo che si sono eliminati i rumori transienti (click), il compito successivo è quello di attenuare il rumore di fondo in modo da ridurre o eliminare il fruscio del nastro, il rumore elettrostatico o i rumori di fondo ricorrenti (il rumore di terra, il rumore del condizionatore e altri simili). Le funzioni di rimozione del rumore del No-Noise comportano un elevato numero di calcoli molto complessi che operano stime logiche sul fatto che il rumore di fondo sia o meno udibile. Specificamente, il processo suddivide lo spettro audio in più di 2.000 bande di frequenza, in modo da poter prevedere quando il livello del segnale è in grado di mascherare un suono (rumore) di intensità inferiore. Il processo di rimozione No-Noise è attuato comparando il segnale con un rumore di riferimento,
400
CAPITOLO 12
detto firma, che è ricavato da un campione di rumore di fondo puro, che si può trovare all'inizio o alla fine di un programma o in un momento di pausa nella musica. Dopo che il sistema è entrato in azione, opera una ricerca in avanti e indietro nel tempo su un certo numero di campioni per ciascun istante di musica, per determinare in cosa consista effettivamente il rumore, e se la sua rimozione possa danneggiare o meno la musica. Se il livello all'interno di una delle bande di frequenza analizzate scende al di sotto o eguaglia il livello firma, il processare decide che il contenuto è sicuramente rumore ed espande digitalmente questa ristretta banda in attenuazione, riducendo perciò il contenuto finale di rumore del programma. Bisogna ricordarsi che il processo di riduzione del rumore spesso è in contrasto con i procedimenti basati sul DSP: ogni tipo di programma è diverso dall'altro e necessita di un suo approccio per attuare le rimozioni. I parametri che determinano l'elaborazione del segnale, come la profondità della riduzione e gli effetti collaterali udibili, sono completamente in mano all'utilizzatore. Con qualunque sistema digitale di riduzione del rumore esiste il rischio di processare oltre il dovuto un soundfile registrato- e ciò spesso si traduce in un prodotto con bande esterne distorte, che suona come uno stormo di uccelli impazziti. Il livello a cui questo cinguettio digitale diventa evidente dipende dal tipo di programma che si sta processando. In conclusione, è sempre meglio processare e quindi riascoltare una breve parte del programma prima di processare un intero soundfile.
13 I monitor
Nel processo di registrazione, i giudizi sul suono e le eventuali variazioni da apportare sono basati su ciò che si ascolta dai monitor. In effetti, nelle industrie audio e video altamente professionali, il termine monitor si riferisce a un dispositivo di riferimento. Nonostante i recenti miglioramenti nella progettazione, i monitor sono ancora uno degli anelli più deboli nella catena della produzione audio. Tale debolezza è dovuta alle potenziali non linearità che si hanno nella risposta in frequenza delle casse. Inoltre, nella posizione dell'ascoltatore spesso si verificano eccessivi picchi e cadute nella risposta in frequenza, quando il suono emesso dalle casse si combina con le numerose riflessioni generate all'interno della stanza. Queste variazioni nella risposta in frequenza rendono impreciso il suono di molti monitor. L' unico ambiente in cui un monitor può dare una risposta veramente piatta, o che rispecchi fedelmente le sue specifiche di progettazione, è una camera anecoica- vale a dire una stanza che assorba completamente i suoni emessi dai monitor e non ne rifletta alcuno. In una camera anecoica, non ci possono essere riflessioni costruttive o distruttive che interferiscano con l' output diretto dei monitor. Solitamente non si ascolta musica in una camera anecoica, quindi ìl design e le caratteristiche sonore delle sale di ascolto devono essere tenuti in considerazione quando si scelgono i monitor (fig. 13.1).
13.1
Considerazioni sui monitor e sulle stanze
A meno che le stanze non abbiano uguali dimensioni e attrezzature interne, un monitor avrà un suono diverso (vale a dire avrà una diversa curva di risposta in frequenza) in ogni stanza in cui è posizionato; ciò significa che il monitor deve essere provato e ascoltato nella stanza in cui verrà in seguito utilizzato. Il problema delle variazioni del suono da stanza a stanza rende difficile l'interscambio fra le varie control room degli studi di registrazione. Anche se si seguono alti standard di costruzione acustica e accordatura,
402
Fig. 13.1
CAPITOLO 13
Esempio di control room progettata in maniera tale da ridurre le riflessioni. (Fonte: Acoustical Physics Laboratories)
non ci saranno due stanze con lo stesso identico suono. Quando un nastro è registrato in una data control room, il produttore e gli artisti si abituano ad ascoltare il materiale in un certo modo. Se in seguito il nastro viene portato fuori da questo studio e mixato in un altro, usando monitor diversi - o addirittura la stessa coppia di monitor, disposti però in maniera differente - vi potranno essere molte diversità nella sonorità degli strumenti registrati. Per ridurre o eliminare queste variazioni, molti studi equalizzano o accordano i loro monitor a seconda delle caratteristiche acustiche della stanza, in modo che la curva di risposta in frequenza così variata sia ragionevolmente piatta e, di conseguenza, compatibile con la maggior parte delle altre control room. Questa accordatura è attuata mettendo un equalizzatore grafico a terzi d'ottava fra le uscite della consolle indirizzate ai monitor della control room e l'amplificazione di potenza (fig. 13.2). Viene inviato nel sistema un rumore rosa, che è in pratica un segnale la cui curva di spettro di energia è piatta lungo tutte le frequenze audio; le uscite acustiche sono quindi misurate una per volta, con incrementi di 1/3 di ottava, utilizzando uno strumento detto analizzatore di spettro (fig. 13.3). Questo dispositivo viene usato per visualizzare la risposta in frequenza di un monitor così come viene captata da un microfono omnidirezionale calibrato appositamente. L'analizzatore di spettro può fornire una lettura accurata e istantanea della risposta in frequenza dell'insieme monitor/stanza, per una data posizione del microfono. Si usa un microfono omnidirezionale perché l'orecchio umano è omnidirezionale per natura, e quindi percepisce i suoni che si riflettono dalle pareti così come quelli che provengono direttamente dal monitor. Dato che, ovviamente, il microfono può essere messo in una sola posizione per volta, la curva di risposta in frequenza derivante risulterà accurata soltanto quando la posizione di ascolto coinciderà con la posizione del microfono. Anche se gli attuali criteri di progettazione delle control room hanno migliorato la distri-
I MONITOR
403
t+TTtTLtT H Fig. 13.2
Esempio di equalizzatore grafico a terzi d'ottava, messo nella catena di monitoraggio.
buzione acustica, in modo che sia più uniforme su tutto il volume d· aria. la curva di risposta di un sistema accordato spesso varia da un punto all'altro di una control room. La risposta nella posizione di ascolto del tecnico del suono e del produttore t di solito lungo il fronte della consolle) spesso è un compromesso, in modo che entrambi percepiscano un bilanciamento sonoro ugualmente accurato. Per effettuare questi test si usa il rumore rosa piuttosto che le onde sinusoidali, perché esso ha natura casuale e non provoca onde stazionarie in una stanza, come invece accadrebbe nel caso di un tono prolungato. La presenza di queste onde stazionarie porterebbe a letture inaccurate dell· analizzatore, variabili a seconda della posizione del microfono nella stanza.
13.1.1 La progettazione dei monitor Così come un monitor suona in maniera diversa in un ambiente acustico piuttosto che in un altro, monitor con design differenti avranno caratteristiche sonore molto diverse. Le dimensioni delle casse, il numero dei componenti e le loro dimensioni all'interno di ciascuna cassa, le frequenze di crossover e la filosofia costruttiva contribuiscono alle differenze nella qualità sonora. Le casse dei monitor professionali di solito sono di due tipi: a sospensione pneumatica o bass reflex. Una cassa a sospensione pneumatica è un sistema ermeticamente sigillato che separa il volume d'aria interno alla cassa da quello esterno. Tale sistema offre un taglio alle basse frequenze graduale, e una buona risposta ai transienti di bassa frequenza (fig. 13.4a). Nel tipo bass reflex o vented box, viene ricavata sulla parte frontale della cassa un'apertura accordata alle frequenze basse, e questa per-
rumore rosa
Fig. 13.3
Un analizzatore di spettro in tempo reale può indicare come variare la curva di risposta di un equalizzatore, per avere un'ottima risposta in frequenza dalle casse, nella posizione dell'ascoltatore.
404
CAPITOLO 13
a)
b) Fig. 13.4
Tipi di casse. a) A sospensione pneumatica. b) Bass reflex.
mette alla massa d'aria che si trova all'interno della cassa di mescolarsi liberamente con l'aria esterna (fig. 13.4b), agendo quindi come un risuonatore di Helmotz, che rinforza acusticamente l'output dell'altoparlante alle ottave basse. Dovendo tenere in considerazione così tante variabili nella disposizione della stanza e dei monitor, non esistono in pratica sistemi di monitoraggio ideali; la scelta del sistema è affidata al gusto personale. I monitor che sono ampiamente preferiti in un lungo arco di tempo vengono considerati poi lo standard di riferimento; ma anche questo può facilmente variare a seconda dei mutamenti delle preferenze. Inoltre bisogna ricordarsi che l'unico metro di giudizio per stabilire quale sia il sistema di monitor ideale per voi sono le vostre orecchie.
13.1.2 Le reti di crossover Dato che gli elementi singoli delle casse (i drivers) sono più efficienti in alcuni spettri di frequenza limitati, rispetto ad altri (vale a dire danno un output meno distorto per lo stesso livello di input), si usano spesso diversi drivers in combinazione per ottenere la risposta in frequenza desiderata. Drivers a grande diametro, per esempio le unità a 15 pollici, producono in maniera più efficiente informazioni alle basse frequenze rispetto a quelle date per le alte frequenze; drivers di media grandezza, per esempio le unità a 4 e 5 pollici, hanno un rendimento alle frequenze medie migliore rispetto alle alte o alle basse; i drivers di piccole dimensioni, per esempio quelli con diaframma che varia da 112 pollice a l pollice e 1/2, riproducono le alte frequenze meglio delle altre. Questi drivers sono connessi mediante reti di crossover, le quali impediscono che qualunque segnale al di fuori dello spettro prefissato venga inviato al driver. Queste reti di solito hanno un input e due o tre output. I segnali in ingresso al di sopra della frequenza di crossover sono inviati ai driver delle medie/alte frequenze, mentre i segnali al di sotto della frequenza di crossover sono inviati al driver delle basse. Le reti di crossover passivo usano induttori e capacitori, e sono costruite in modo che un segnale esattamente pari alla fre-
?-.
l MONITOR
405
quenza di taglio sia inviato ai rispettivi output in proporzione uguale (o a seconda delle proporzioni richieste dal sistema). Questo design fornisce anche un passaggio dolce da driver a driver; se un sistema di altoparlanti ha soltanto una frequenza di crossover, è detto sistema a due vie, perché divide il segnale in due bande. Se il segnale ha due frequenze di crossover, il sistema è detto a tre vie. Il sistema di monitor Westlake Audio BBSM-8, per esempio, è un sistema vented, a tre vie, che usa due woofer da 8 pollici per le frequenze più basse, un cono da 3,5 pollici per i medi e un tweeter softdome da l pollice per le alte. La frequenza di crossover inferiore è 600 Hz e quella superiore è 5 kHz. La progettazione di alcune casse prevede un controllo di livello del crossover, che determina quanta energia venga in\ iata ai drivers delle medie e delle alte frequenze, permettendo all'utilizzatore di compensare parzialmente le caratteristiche acustiche della stanza. Per esempio, una stanza assorbente spesso richiede una maggiore energia alle alte frequenze rispetto a una stanza molto rif1ettente, per ottenere lo stesso effetto sonoro. Le reti di crossover elettroniche. eleni crossover attivi (fig. 13.5), differiscono dai sistemi di crossover convenzionali per 11 fatt o d1e il segnale di uscita della consolle, a livello di linea, è diviso in varie bande di lreq uetlLa (a seconda che il sistema sia a 2 o 3 vie). Ciascun segnale a li vello di linea equ~tl i zzato viene quindi inviato in un apposito amplificatore di potenza, che a sua 'olta ~ uti liuato per azionare i rispettivi drivers delle basse, medie e alte frequenze. Questo appn)Cl'itì ha i seguenti vantaggi: • i segnali sono a livelli più bass i nei l't"l)'-"\1' er attivi, quindi si possono usare filtri attivi senza induttori. Questo fatto elimina una sorgente di distorsione di intermodulazione; • vengono eliminate le perdite di potenza d( l\ ute al le resistenze degli induttori presenti nelle reti di crossover pass ivi: • ciascuno spettro di frequenze ha il suo amplifi~_'~ttnre di potenza, quindi si hanno a disposizione l'intera potenza dell ' amplifi catme e l'efficienza dei rispettivi altoparlanti, senza dover tenere conto delle esigenze di putenza dei singoli componenti di un altoparlante, in un qualunque istante. Per esempio, consideriamo un amplificatore da l 00 \\ att che alimenta alcuni drivers per alte e basse frequenze, mediante una rete di crossowr pa,,i, i 1 fi g. 1.3.6a l. Se le basse stanno usando 100 watt di potenza, e arriva un segnale ad alta fre4uenz a. che necessita di 25 watt ulteriori dall' amplificatore, l'amplificatore stes-.c1 n o n~ in grado di fornirli. Sia i segnali a bassa frequenza che quelli ad alta risulteranno distorti . Queste esigenze di ascolto possono essere soddisfatte senza incorrere in di storsione. usando un amplificatore da 100 watt per alimentare l'altoparlante relativo alle basse frequ enze. e un amplificatore da 25 watt separato per l'altoparlante delle alte frequen ze: un segnale di input viene inviato agli amplificatori di potenza tramite una rete di crossover atti vi (fig. 13.6b). I sistemi che usano crossover attivi e più amplificatori di potenza, sono detti sistemi bi/tri amplificati, a seconda del numero degli amplificatori di potenza usati per ciascun
Fig. 13.5
Crossover attivo Model AC 22. (Fonte: Rane Professional Audio Products)
406
CAPITOLO 13
segnale in ingresso
di crossover ivi a 2 vie 8 Q
amplificatore delle alte frequenze
a)
segnale in ingresso
L5!,_...:.:,.::.:....;.~~...;.:::.;="-o.l3J
b)
Fig. 13.6
amplificatore delle basse frequenze
Sistemi di crossover bi-amplificati, attivi e passivi. a) Crossover passivo. b) Crossover attivo.
canale. Il punto di crossover sia per le reti attive sia per quelle passive si trova di solito a 3 dB al di sotto della zona lineare (piatta) di risposta in frequenza. Le pendenze di taglio dei filtri al di fuori della banda passante sono di solito 6, 12, 18 o 24 dB/ottava (il più comune è 12 dB/ottava; fig. 13.7). A seconda del design dell' altoparlante, quasi tutte le frequenze possono essere scelte come punto di crossover; comunque alcune delle frequenze solitamente usate sono 500 Hz, 800 Hz, 1.200 Hz, 5.000 Hz e 7.000 Hz. medie
basse
alte
o iD :s 3
' ~
' '
..Q Qi
~
punti di ~: crossover
.;;::
12 dB/ottava -
12 dB/ottava __.
-
12 dB/ottava
frequenza di crossover frequenza di crossover fra le medie fra le basse e le alte frequenze, e le medie frequenze, a 500Hz a 5kHz frequenza
Fig. 13.7
Risposta in frequenza di una rete di crossover a 3 vie, con frequenze di crossover di 500 Hz e di 5 kHz.
407
I MONITOR
13.1.3 La polarità degli altoparlanti Per quanto riguarda il modo in cui i due monitor di una coppia sono collegati, si può dire che essi siano in fase o in contro fase uno rispetto all'altro. La polarità degli altoparlanti è detta elettricamente in fase (fig. 13.8 a), quando lo stesso segnale inviato a entrambi i monitor fa muovere i loro coni nella stessa direzione (sia in senso positivo sia in senso negativo). Se sono collegati in contro fase (fig. 13.8 b), il cono di un altoparlante si muoverà in una direzione mentre l'altro si muove nella direzione opposta. La polarità degli altoparlanti può essere verificata facilmente, inviando un segnale mono a entrambi i monitor a livello uguale. Se l'immagine del segnale sembra originarsi direttamente in un punto a metà fra di essi, allora sono stati collegati in fase. Se im ece 1· immagine è difficile da localizzare·, essa sembra avere origine al di là dell'ipotetica linea di delimitazione esterna dei monitor, oppure si sposta quando l'ascoltatore muo\ e la testa. allora i monitor sono stati collegati in controfase. Questo effetto si nota in maniera e\ idente per le basse frequenze. Si può correggere tale condizione controllando la polarità delle connessioni dell'altoparlante (il polo caldo con il + o il rosso, e il polo freddo con il- o il nero, sia sull'amplificatore sia sull'altoparlante) e invertendo, quindi, i cm i collegati con polarità non corrette. I cavi dei monitor hanno di solito colori identificati\ i: il
(.4
-%
a)
segnale di ingresso
u
Q.,\ '-./
b)
Fig. 13.8
segnale di ingresso
Movimento relativo dei coni; altoparlanti in fase e in controfase. a) In fase. b) In controfase.
/
408
CAPITOLO 13
bianco e il rosso sono il positivo e il nero è il negativo. Se non hanno alcun colore di riconoscimento, spesso i cavi heavyduty (vale a dire quelli di dimensioni e resistenza più elevate), o altri tipi di cavi per altoparlanti, hanno una o più sporgenze su uno dei due lati. La parte con la sporgenza è di solito connessa al negativo sia dell'amplificatore sia dell'altoparlante. I cavi per monitor devono essere molto resistenti; è meglio usare cavi No.18 per lunghezza che vanno dai 7,5 ai 15 metri e No.14 per lunghezze dai 15 ai 30 metri (il No.14 è più spesso del No.18). Le ragioni per cui bisogna aumentare le dimensioni del cavo all'aumentare della lunghezza della connessione sono le seguenti: • tutti i cavi hanno una resistenza intrinseca, che aumenta con l'aumentare della loro lunghezza. Maggiore è la resistenza che si ha in un cavo, maggiore è la potenza dissipata in esso, e che non viene di conseguenza utilizzata per alimentare l'altoparlante; • maggiore è la resistenza del cavo, minore è il fattore di damping effettivo dell'amplificatore. Il fattore di damping dell'amplificatore è relativo alla capacità dell'amplificatore di controllare i movimenti del cono dell'altoparlante. Minore è il fattore di damping, minore è il controllo che l'amplificatore ha sull'altoparlante, e ciò si traduce in una perdita di definizione e di precisione e chiarezza alle basse frequenze. I conduttori con sezione maggiore hanno una resistenza minore e perciò minimizzano questi problemi.
13.2
Il monitoraggio
Nella fase di mixaggio, è importante che il tecnico del suono sia seduto esattamente in mezzo ai monitor, e che il loro volume sia uguale; se non si rispetta questa semplice regola, i segnali che sono stati assegnati centralmente nello spettro stereofonico di un programma possono apparire spostati da una parte o dall'altra. Il mix risultante sembrerà centrato se riascoltato in quella stessa contro] room, ma quando verrà ascoltato in un altro ambiente risulterà sbilanciato. Parimenti, se il tecnico è più vicino a un monitor che all'altro, quel monitor sembrerà avere un volume maggiore, ed egli potrà essere tentato sia di assegnare gli strumenti maggiormente verso il monitor lontano, sia di incrementare tutta quella parte del mix per rendere uniformi i volumi. Per attuare un rapido controllo di questa problematica, il fonico deve sempre assicurarsi che una differenza evidente di volume fra i due monitor sia confermata da una simile differenza di lettura dei VU meter che misurano il segnale inviato sul nastro. Un'altra possibilità di controllo su livelli fuori centro è quella di verificare il loro bilanciamento monitorando un rumore rosa su entrambi i monitor, a uguale livello, e collocando in seguito un microfono nella posizione centrale di ascolto. I livelli di output risultanti da ciascun monitor possono essere letti e bilanciati usando un meter SPL o VU di un canale della consolle che non sia utilizzato in quel momento. Anche se i meter degli output principali generalmente non danno la stessa lettura a tutti gli istanti di tempo, quando si effettua un mixaggio in stereo, la presenza del solo in un canale dovrebbe dare una lettura maggiore soltanto di alcuni dB rispetto all'altro canale, a meno che il secondo canale sia tenuto a un livello molto basso per una specifica ragione. Le letture massime sui meter dovrebbero essere quasi uguali (spesso nella parte compresa fra -3 dB e +2 dB sul VU). Il bilanciamento del canale centrale può essere controllato al meglio utilizzando l'oscillatore della consolle (se è presente), il che permette di calibrare la coppia di output principale sui meter output stereo, per ottenere uguali livelli di uscita per il canale destro e per quello sinistro.
I MONITOR
409
13.2.1 Il mixaggio Bisogna prendere in esame anche altre problematiche che si verificano durante il monitoraggio. Anche se i monitor usati hanno risposte in frequenza assolutamente piatte nella control room, poche persone hanno casse con curva di risposta in frequenza piatta nelle loro abitazioni e, di conseguenza, non ascolteranno esattamente lo stesso mixaggio che è stato ascoltato nella control room. Gli acquirenti spesso sentono bilanciamenti di frequenza diversi dovuti alle variazioni di risposta che si hanno fra tutti gli innumerevoli tipi di altoparlanti e di sale d' ascolto. A causa di questo problema, la cosa migliore che possiamo fare, in quanto professionisti, è quella di affidarci alla nostra capacità di giudizio, all'esperienza e alle nostre capacità uditive, per creare un mix che renda giustizia il più possibile al progetto, in un'ampia gamma di condizioni di ascolto. Per ottenere un bilanciamento accettabile, si possono utilizzare diversi sistemi di monitoraggio di uso comune, sia durante la fase di registrazione sia durante quella di mixaggio (fig. 13.9). Negli attuali studi di registrazione, sono generalmente disponibili combinazioni di due o più tipi o sistemi di monitor; una consolle di solito permette di scegliere fra diversi sistemi di monitoraggio, e ciascuno di essi ha il proprio sistema di amplificazione, che consente al fonico di mantenere un dato volume pur passando da un sistema di casse all'altro.
13.2.2 Il monitoraggio in campo distante (jar-field) In questo tipo di monitoraggio si usa la coppia di monitor principali dello studio; questi (fig. 13.10 e 13.11) di solito sono montati rasenti alla parete della control room rivolta verso l'ascoltatore. In alcuni casi possono essere messi su supporti staccati dalle pareti; questo tipo di monitoraggio può essere usato nella fase di registrazione, dato che i monitor sono stati adattati alla control room. e solitamente è molto difficile che si rompano. Questa ragione si può rivelare importante nel caso in cui un microfono cada per terra, o il cantante urli in maniera eccessiva nel microfono stesso. Il monitoraggio distanziato
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Fig. 13.9
Situazioni di monitoraggio universalmente accettate. a) Monitoraggio in campo distanziato. b) Monitoraggio in campo ravvicinato. c) Monitoraggio con altoparlanti piccoli. d) Monitoraggio in cuffia.
410
CAPITOLO 13
Fig. 13.10 Altoparlanti professionali Tannoy System 215 DTM Il. (Fonte: Tannoy-TGI North America, lnc.)
può dare la migliore sonorità nello studio quando si usi un livello medio-alto, ma in poche abitazioni si trovano casse che sono in grado di fornire un suono così preciso per alti valori di SPL. Per questa ragione, molti professionisti hanno incominciato a usare monitor molto più simili a quelli che probabilmente usano Tizio, Caio e Sempronio.
13.2.3 Il monitoraggio in campo ravvicinato (near-field) Il termine near-field si riferisce al posizionamento di monitor piccoli, di dimensioni simili a quelle dei monitor di uso domestico, sopra o leggermente dietro i meter della consolle. Questi monitor (fig. dalla 13.12 alla 13.15) sono posizionati, rispetto ai farfield monitor, più vicini al tecnico del suono e al produttore, in modo da ascoltare una maggiore porzione del suono diretto del mix, rispetto alle caratteristiche acustiche globali della stanza. Durante gli anni '80 e '90 i near-field monitor sono diventati uno standard universalmente accettato per il monitoraggio in quasi tutti i campi della produzione audio per le tre ragioni seguenti: • monitor ravvicinati di alta qualità riproducono in maniera più accurata il suono che verrebbe ascoltato con un sistema di casse di uso domestico;
411
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Fig. 13.11 Monitor professionali della serie Westlake. (Fonte: Westlake Audio)
• la collocazione di questi monitor in una posizione più vicina all'ascoltatore riduce le riflessioni e le risonanze indesiderate date dalla stanza. Nel caso di stanze non accordate acusticamente, ciò crea un ambiente di monitoraggio più accurato; • il costo di questi sistemi di monitoraggio di dimensioni ridotte è significativamente inferiore rispetto a quelli più grandi (per non parlare dei minori costi di amplificazione dovuti alla inferiore necessità di potenza richiesta). Come in qualunque altro tipo di sistemi di monitoraggio, i near-field si differenziano ampiamente, sia
Fig. 13.12 Monitor da studio di registrazione Yamaha NS-lOM. (Fonte: Yamaha Corporation of America)
412
CAPITOLO 13
Fig. 13.13 Genelec 1030AActive Monitor (autoalimentate). (Fonte: QMI)
per filosofia costrutti va sia per progettazione. Bisogna fare molta attenzione al momento dell'acquisto di un sistema di questo tipo, in modo che esso si adatti al meglio alle necessità della produzione e ai gusti personali.
13.2.4 I piccoli altoparlanti Non si deve dimenticare che la trasmissione radiotelevisiva è un dei mezzi più importanti per la detetminazione del successo di vendite di un disco; si rivela quindi una ottima idea quella di monitorare il mixaggio finale mediante un sistema economico e di piccole dimensioni, che possa dare un'idea dei problemi di non linearità e di scarsa risposta alle basse frequenze, tipici di molti apparecchi radiotelevisivi di uso domestico. Questi monitor possono essere comprati o anche costruiti facilmente, e a volte sono inseriti in
413
Fig. 13.14 Monitor Audix Nile V. (Fonte: Audix Corp.)
una consolle o in un ATR a due tracce. Prima di effettuare l'ascolto di un mi x su un sistema di questo tipo, è bene concedersi una pausa nel proprio lavoro, per consentire sia alle orecchie sia al cervello di riprendersi dopo una lunga sessione di ascolto a livelli medio-alti su monitor più grandi.
13.2.5 Le cuffie Anche le cuffie sono uno strumento importante per il monitoraggio, dato che esse eliminano completamente tutte le caratteristiche ambientali dello studio e permettono al tecnico del suono, o al produttore, di ascoltare solo ciò che è stato registrato. Le caratteristiche acustiche della stanza non vengono chiamate in causa, e quindi le cuffie forniscono un'ottima rappresentazione del campo stereo, permettendo così all'artista, al tecnico, o al produttore, di posizionare con maggior precisione un suono all'intemo dello spettro stereofonico stesso.
13.2.6 Il volume di monitoraggio È importante ricordarsi che le curve di Fletcher e Munson avranno sempre una certa influenza sul bilanciamento delle frequenze di un mix, per il fatto che l'orecchio umano percepisce i suoni registrati in modo diverso a seconda del livello di monitoraggio. Se si è scelto un determinato bilanciamento durante l'ascolto ad alto livello di volume, si percepiranno con facilità sia le frequenze più alte sia quelle più basse presenti nel mix; tuttavia, quando è riascoltato a livelli più bassi (per esempio con una radio), le orecchie saranno molto meno sensibili a tali frequenze, e il mix stesso sembrerà manca-
414
CAPITOLO 13
Fig. 13.15 Altoparlanti professionali KRK modello 7000B. (Fonte: Monitoring Systems)
re delle frequenze più basse e più alte, e apparirà più distante e smorto. Al contrario, se si sceglie un determinato bilanciamento quando si ascolta a un livello molto basso, si enfatizzeranno inutilmente le frequ enze estreme per mezzo dell'equalizzazione; quando si effettuerà un ascolto a livello medio-alto, i bassi e gli alti risulteranno troppo accentuati. A differenza di quanto accadeva negli anni ' 70, quando si usavano livelli di ascolto elevatissimi in molti studi di produzione rock, negli ultimi tempi si è andati verso una riduzione del livello di monitoraggio a circa 75-:-85 dB SPL. Questo livello è un buon compromesso per il mixaggio, perché rappresenta in maniera più fedele il livello medio di ascolto domestico (vale a dire ci si attiene più strettamente alle curve di Fletcher e Munson). I tecnici del suono professionisti possono così evitare l'affaticamento delle orecchie e i possibili danni dovuti a una esposizione prolungata ad alti livelli di SPL.
I MONITOR
415
13.2.7 La compatibilità Un'altra problematica che si evidenzia nella fase di monitoraggio è quella della compatibilità mono/stereo, stereo/surround sound e mono/surround sound. Bisogna ricordarsi che una grande percentuale dei potenziali acquirenti del nostro prodotto musicale ascolterà il mix prima di tutto su un apparecchio radio AM-FM, in mono. Perciò, se una registrazione suona bene in stereo, ma non suona altrettanto bene in mono, può darsi che il disco non venda molto, perché non ha tenuto conto delle caratteristiche peculiari dell'ascolto musicale su questi mezzi. La stessa cosa potrebbe avvenire per un mix in surround sound della colonna sonora di un film o di un lungometraggio che deve andare nelle sale cinematografiche, se durante il mixaggio non si è fatta molta attenzione ai problemi di cancellazione di fase in mono e/o stereo (o viceversa). La morale di questa storia è la seguente: per evitare problemi, un mix andrebbe controllato in tutti i formati sopracitati o perlomeno in quelli previsti per il prodotto in questione in modo da assicurarsi che non vi siano in esso componenti fuori fase che possano cancellare alcuni strumenti o peggiorare la qualità complessiva del mix stesso.
14 La realizzazione del prodotto
Dopo che il nastro master di mixaggio è stato approvato, il passo successivo è quello di trasformare questo nastro in un formato che possa essere prodotto in serie e venduto. Con le tecnologie disponibili attualmente, questo prodotto può prendere la forma di un compact disc (CD), di una cassetta, di un disco in vinile o di un CD-ROM. Ciascuno di questi prodotti ha un suo specifico processo di realizzazione e criteri di controllo di qualità, per ognuno dei quali è necessaria una notevole attenzione, lungo tutto il procedimento. Una opinione comune ma errata è che una volta che si esce dalla porta di uno studio di registrazione, con il proprio master sotto braccio o, al giorno d'oggi in tasca, il processo creativo di realizzazione del prodotto sia ormai terminato; si pensa che l'unica cosa ancora da fare sia portare il proprio DAT, 9 qualunque altro supporto, a una struttura attrezzata per la duplicazione! Spesso questo scenario è molto lontano dalla verità; quando si ha a disposizione il programma, si devono prendere in considerazione e poi mettere in atto i seguenti passaggi, se si vuole che tale prodotto raggiunga i consumatori: • masterizzazione; • realizzazione fisica del prodotto; • distribuzione e vendita.
14.1
La masterizzazione
Ora che abbiamo portato a termine, con attenzione e professionalità il nostro progetto, il passo successivo è quello di iniziare tutte le operazioni per trasformare il master finale in un prodotto finito, che possa essere duplicato in serie. A questo punto, il progetto è pronto per la fase di masterizzazione. Il mastering è una forma d'arte che utilizza attrezzature audio appositamente progettate e di notevole qualità, oltre al talento di tecnici del suono specializzati in masterizzazione. Lavorando con queste attrezzature professionali (fig. 14.1), il tecnico elabora e trasferisce il master, con i brani nella loro sequenza defi-
LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
417
nitiva, su un supporto che possa essere duplicato fac ilmente. tramite una strumentazione adeguata. Adesso che tutte le nostre fatiche si sono trasformate nella creazione di un master definitivo del progetto, supponiamo di entrarè in uno studio di mastering con il nostro DAT sotto braccio. La nostra intenzione è probabilmente quella di vederlo masterizzato nella forma preferita da una determinata fabbri ca di CD. Ascoltando il master si possono presentare due situazioni fra loro alternati ve: • il master ha un ottimo suono sia sui main monitor, che il tecni co usa come riferimento, sia sui near-field monitor; • l'equalizzazione generale denota qualche problema, e un pJ.io di brani hanno notevoli problemi di livello o di equalizzazione, a causa di un IJ.\ oro affrettato durante una sessione a tarda notte. Ovviamente, avevamo già il sospetto di trovarci di fronte a questa seconda ~ i tu~u i o ne. Se il master fosse perfetto, il tecnico si congratulerebbe con noi e telefonerebbe immediatamente a casa, preannunciando il proprio ritorno in anticipo per cena. \la. dato che sappiamo di avere una certa quantità di lavoro ancora da svolgere, bisogna accontentarsi di aver scelto un tecnico affidabile, che possa equalizzare ed elaborare il prodotto in modo da minimizzare, o eliminare, i problemi. Dopo alcune ore di signa] processing e di inserimento dei codici di riferimento per la masterizzazione del CD, ci possiamo finalmente sedere e ascoltare con orgoglio il nostro prodotto. La precedente situazione non è del tutto inusuale. Il talento di un tecnico di mastering esperto può essere di inestimabile aiuto per avere un prodotto finale corretto. Se non ci si può permette il lusso di stare assieme al tecnico di mastering durante questa fase (non importa se è per un CD, per cassetta o per vinile), è buona pratica avere una copia di riferimento (detta test pressing) del master finale. La produzione di questa copia singola ci permette di ascoltare il risultato definitivo, e approvare il prodotto oppure di dare le istruzioni necessarie
Fig. 14.1
Gateway Mastering Studio, di Bob Ludwig. (Fonte: Gateway Mastering Studio)
L
418
CAPITOLO 14
per apportare i cambiamenti dovuti (per esempio variazioni nell'equalizzazione, nel livello o nella gamma dinamica). Se il tempo e il budget lo permettono, è altrettanto saggio avere una copia di riferimento di ogni versione corretta. Un test pressing vale sia il tempo sia il denaro necessari per realizzarlo; l'alternativa è quella di ricevere il prodotto finito e confezionato, e di accorgersi che non è ciò che si voleva, cosa molto più frustrante, costosa e che fa perdere molto tempo. Non bisogna sempre pensare che lo studio di mastering di una fabbrica o di uno stabilimento di duplicazione possa assolvere debitamente il proprio compito, presentandoci un prodotto finale che ci soddisfa appieno.
14.2
La realizzazione del prodotto
Prima di iniziare un progetto, si deve decidere in quale forma si vorrà vendere il prodotto: compact disc, cassetta o vinile. I costi economici, le caratteristiche della grafica, la distribuzione e l'approccio di vendita dipendono tutti dalla forma finale del prodotto. Il CD, ovviamente, è il supporto più comunemente vendibile. Anche se i costi produttivi sono scesi di molto negli ultimi anni, la realizzazione di un CD è ancora la più dispendiosa; ma anche i ritorni (esclusi i diritti degli artisti, ovviamente) sono i più consistenti. La musicassetta è un supporto abbastanza economico se si vuole realizzare una produzione. A seconda del pubblico a cui ci si rivolge, il compromesso fra qualità e prezzo può non garantire la produzione, sia di cassette sia di CD. Il disco in vinile, anche se tecnologicamente fuori moda, è ancora il supporto più cercato da alcuni collezionisti, dai DJ e da altri consumatori. La scelta del supporto è determinata, ovviamente, da fattori quali le disponibilità finanziarie, la distribuzione e il proprio target.
14.2.1 Come scegliere il giusto costruttore Dopo che si è scelto il supporto finale di un progetto, il passaggio successivo nella realizzazione del prodotto consiste nel cercare il migliore fabbricante o stabilimento per la duplicazione. Se il progetto è stato finanziato e distribuito da una etichetta indipendente o da una major, queste saranno perfettamente consapevoli delle loro necessità produttive e, molto probabilmente, avranno anche una rete di produzione e distribuzione molto ben sviluppata. Se si è autoprodotto il progetto e lo si distribuisce da soli, il compito di trovare un fabbricante che vada bene sia dal punto di vista economico sia della qualità, può essere molto difficile. Esistono diversi mezzi per trovare il giusto fabbricante. Per i principianti la Mix Master Directory (CBM Music and Entertainment Group, 6400 Hollis St., Suite 12, Emeryville, CA 94608, USA; 1-800-233-9604) pubblica un annuario di prodotti e servizi legati all'industria dell'audio. Questo annuario fornisce un esauriente elenco di fabbricanti, elencati anche in base al prodotto. Anche il Recording Industry SourceBook (CBM Music and Entertainment Group, 6400 Hollis St., Suite 12, Emeryville, CA 94608, USA; 1-800-233-9604) include un elenco completo di queste fabbriche. Queste spesso subappaltano servizi particolari ad altre aziende, per esempio la stampa della parte grafica, oppure forniscono esse stesse una lista di altre aziende che offrono tali servizi. Se è necessario, comunque, esistono molte compagnie che forniscono un pacchetto completo di tutti questi servizi, cioè il mastering, la stampa della parte grafica, la realizzazione e il confezionamento a cifre prestabilite. Di solito questi pacchetti sono offerti per tirature limitate, da 1.000 a 5.000 copie, ma esistono anche offerte come 500 cassette oppure 500 CD. Inoltre, quando ci si serve di un team per la produzione com-
LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
419
pleta, è buona pratica aggiungere il tempo addizionale e le spese extra per la richiesta di un campione del risultato finale in anticipo, e un test pressing, prima di ordinare la duplicazione in serie.
14.2.2 La produzione e la fabbricazione del compact disc A meno che non abbiate vissuto su M arte, probabilmente siete al corrente che la rivoluzione digitale è entrata prepotentemente nel mercato di consumo grazie all'introduzione del compact disc, o CD. Questo disco argentato di policarbonato (fig. 14.2) è disponibile nel formato 4 pollici e 3/4, ed è in grado di contenere poco più di settanta minuti di musica. Il formato da 3 pollici, ormai scomparso, offriva una durata di circa 15 minuti. Su entrambi i formati le informazioni sono digitalmente impresse sulla faccia inferiore riflettente del disco, sotto forma di microscopici pit (buchi). Un pit ha una larghezza di circa 1/2 micrometro, e un disco standard può contenere fino a due miliardi di pit; questi sono impressi sul disco sotto forma di una spirale (in maniera simile a un disco in vinile), salvo che 60 spirali di un CD contengono un numero di solchi pari a quello di un solo disco long-playing (LP). La spirale di un CD è diversa da quella di un vinile, perché si snoda dall"intemo verso l'esterno. I pit sono impressi sul substrato plastico del disco, e coperti con un sottile rivestimento di alluminio, in modo che la luce del laser possa essere riflessa. Quando il CD è messo in un lettore, una luce laser a infrarossi, a basso livello, viene riflessa in forma di un flusso di dati audio digitali verso un pick-up fotosensibile. Questi dati sono modulati sul disco in modo che ciascun rilievo di pit rappresenti un numero binario l, e l'assenza di pit corrisponda al numero binario O (fig . 14.3). Dopo la riflessione, i dati sono demodulati e convertiti nella loro forma analogica originaria.
Fig. 14.2
Il compact disc. (Fonte: Disc Makers)
420
CAPITOLO 14
pit
superficie del compact disc segnale di intensità dei dati letti dal pick-up bit del canale
Fig. 14.3
1111,11 l ! Ili l Il i l Il I l 11 1 1 1 1111 11 1 11 Il Ili l Il l 00001000100000100000001000100001000000010001
Passaggio da un rilievo (numero binario l) all'assenza di rilievo (numero binario 0).
14.2.3 Il procedimento di masterizzazione del CD Dopo che il materiale del programma da masterizzare è stato elaborato (vale a dire equalizzato, processato dinamicamente, e così via) e messo in sequenza nel suo ordine corretto, il passo successivo nella produzione del compact disc richiede l'uso di un sistema di masterizzazione di compact disc (fig. 14.4). Questo può essere sia un sistema completamente dedicato (usato spesso dalle aziende per preparare il master da cui stampare), oppure può essere un programma di computer integrato in una workstation basata su un qualsiasi computer. Il software di masterizzazione permette al proprietario di una workstation audio digitale di assemblare e masterizzare un progetto in una forma definitiva, che possa essere accettata direttamente sia dai laboratori di mastering sia dalle fabbriche. Se viene fornito un master digitale già basato sulla frequenza di campionamento di 44, l kHz, il segnale digitale può essere inviato direttamente nel processare. Se il segnale digitale si basa su un'altra frequenza di campionamento, è necessario portarlo alla frequenza di campionamento di 44,1 kHz per mezzo di un convertitore. In alternativa si può convertire il segnale digitale in analogico; i master analogici devono essere codificati digitalmente e quindi immessi nel processare. Dopo che le informazioni audio digitali sono state inviate nel sistema, i canali dei sottocodici (subcode)- che sono usati per l'identificazione dei frame- possono essere programmati nel sistema di memorizzazione. I sottocodici sono codici di eventi-punto, immagazzinati all'inizio del CD. Questi codici comunicano al microprocessore del lettore CD quanti brani ci sono su quel disco e la loro disposizione. Attualmente, sono disponibili otto canali di sottocodici sul formato CD, anche se ne vengono usati soltanto due (i sottocodici P e Q). Il codificatore suddivide quindi le informazioni a 16 bit in due parole di otto bit, e applica la correzione degli errori in modo da ovviare alla perdita di segnale o alla sua inesattezza. Il sistema traduce quindi queste parole di otto bit in un formato a 14 bit, per una più facile registrazione su disco (procedimento noto con il nome di modulazione 8 a 14 o EFM, eight-tofourteen modulation). Successivamente il sistema inizia la costruzione di un sistema metodico per le operazioni relative al compact disc, dètto data frame. Ciascun data frame inizia con un pattern di sincronizzazione di 27 bit, che dice al raggio laser del pickup dove esso si trovi sul disco. La parola successiva è un sottocodice (17 bit), seguito da 12 parole di dati audio (ciascuna di 17 bit), 8 parole di parità (17 bit ciascuna), altre 12 parole audio e quindi altre 8 parole di parità.
LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
Fig. 14.4
421
Diagramma del sistema di masterizzazione di un compact disc. (Fonte: Sony Corporation)
14.2.4 L'incisione del CD Dopo che sono stati inseriti tutti gli indici e i codici di modulazione, i dati possono essere immagazzinati sul formato videocassetta U-matic (3/4 di pollice), tramite un processare Sony PCM-1630, oppure direttamente su un registratore CD, per esempio un registratore di master Sony PCM-9000, nella fig. 14.6. Con entrambi i metodi si giunge a un master finale codificato, e che sarà accettato da quasi tutti i produttori di CD. Se i dati del master finale sono stati trasferiti usando il supporto PCM-1630/U-matic, il passo successivo è quello di stampare il CD master originale. Il centro nevralgico di questo sistema di stampa è la struttura di transport ottico, che contiene tutte le parti ottiche necessarie per scrivere i dati digitali su un disco di vetro riutilizzabile (detto glass master), trattato con un materiale fotosensibile. A questo punto il master viene stampato
Fig. 14.5
Software di masterizzazione di compact disc Masterlist. (Fonte: Digidesign)
422
Fig. 14.6
CAPITOLO 14
Registratore e masterizzatore di compact disc Sony PCM-9000. (Fonte: Sony Corporation)
usando un laser di potenza variabile dai 15 ai 50 milliwatt. Dopo che il glass master è stato esposto al laser di registrazione, viene messo in una macchina sviluppatrice che toglie le parti impressionate, in modo da creare un master definitivo. Un procedimento alternativo, noto con il nome di nonphotoresist (che significa insensibile alla luce) incide direttamente nel substrato fotosensibile del glass master, senza necessità di un ulteriore procedimento di sviluppo. In alternativa, se i dati sono stati scritti direttamente su un CD per mezzo di un registratore CD, quasi tutte le aziende di stampa accetteranno tale supporto come master finale.
14.2.5 La stampa del CD Dopo aver inciso il glass master, il procedimento di stampa del CD inizia in una stanza estremamente asettica. Innanzitutto il disco viene placcato elettroliticamente con un sottile strato di metallo elettroconduttivo. Questo master processato può quindi essere riascoltato e controllato tramite un lettore apposito, per individuare errori di codifica, di superficie e altri potenziali problemi; successivamente si usa un master negativo di metallo, per creare una madre metallica positiva la quale, a sua volta, serve per duplicare un certo numero di matrici di metallo negative, dette figli, che contengono una immagine in negativo della superficie dei dati del compact disc. Le matrici risultanti rendono possibile la duplicazione in massa dei dischi di plastica lucida (contenenti i pit positivi codificati), ricoperti con un sottile strato di materiale lucido per aumentarne la riflettività, e rivestiti di una resina trasparente per una ulteriore protezione e stabilità. Dopo che si è attuato tutto questo processo, rimane soltanto da stampare l'etichetta sulla faccia superiore e l'imballaggio finale. Tutto ciò che viene dopo è nelle mani della casa discografica, dei distributori, del marketing e nelle vostre.
LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
14.3
423
Il CD-ROM
Uno degli sviluppi più importanti nel campo dei computer. dèll' informazione e dell ' intrattenimento è stata l'introduzione del CD-ROM. A differenza del suo fratello maggiore, il CD audio, i CD-ROM contengono fino a 680 megabytc di qualunque tipo di dati in codice binario, compresa la grafica, l'audio digitale, il MIDI. i testi e qualsiasi altro tipo di file; il CD-ROM, al contrario del CD audio, non è legato a un form ato particolare di dati, il che significa che è compito del costruttore o del programmatore di specificare quali dati siano contenuti sul disco. Di conseguenza, un CD-ROM può contenere un· intera enciclopedia, compreso il testo, le illustrazioni e l'audio; file di campioni audio digitali (con migliaia di campioni presi da campionatori, o con dati di loop codificati 1. demo eli software; libri (per esempio questo). In conseguenza della recente discesa dei preui de i lettori CD-ROM per PC, e della proliferazione di titoli di CD-ROM, questo mezzo di comunicazione sta diventando sempre più usato, e il suo impatto sarà sempre maggiore.
14.3.1 L'authoring di un CD-ROM La richiesta sempre maggiore di prodotti multimediali ha generato la relativa industria del CD-ROM authoring. Il termine authoring si riferisce agli aspetti creativi, di design e di programmazione, della creazione di un progetto su CD-ROM. Al suo livello più basilare, il processo di authoring può essere attuato in maniera integrata da una o più persone, che lavorano su un unico pacchetto di programmi multimediali. Oppure, gli stessi individui possono lavorare su un certo numero di programmi dedicati, che permettono di mettere assieme i vari supporti e di prepararli in modo che il master CD-ROM finale possa essere stampato con un apposito registratore CD. A un livello più avanzato, qualunque individuo o azienda (che abbia il talento e le possibilità di farlo) può unire più forze produttive per creare un prodotto. Dato che il CD-ROM non deve essere conforme a nessuno standard specifico, per ciascun prodotto si può usare un particolare contesto visuale, audio e testuale (a meno che il CD-ROM non si conformi allo standard specificato da una data azienda, come avviene per il CD-I o per il CD-TV). Questa caratteristica porta ad un' ampia gamma di applicazione dei dati e si avvicina ai temi dell'educazione e dello svago.
14.3.2 La grafica Le immagini su computer vengono disposte graficamente usando una griglia di punti orizzontali e verticali, detti pixel; il numero di questi pixel che può essere usato per riempire un intero schermo determina la risoluzione complessiva dell'immagine. Per esempio, uno schermo che contiene 640 · 480 pixel ha una risoluzione minore rispetto a uno schermo con 1024 · 768 pixel. L'insieme dei pixel che creano una immagine è detta bitmap. La risoluzione dei colori dipende dalla capacità di memoria del computer e dal numero di colori presente sul disco. Per esempio, un sistema a 256 colori richiede 8 bit per codificare le informazioni, mentre un sistema a 16.772.216 colori richiede 24 bit Le animazioni grafiche - che si muovono a velocità di 24 frames al secondo- necessitano di milioni di bit di informazioni per frame, ed è spesso necessario un coprocessore addizionale dotato di propria RAM, anche se si usa uno schema di compressione (per ridurre il numero dei dati necessari per codificare una determinata immagine, un suono o un testo specifico).
424
CAPITOLO 14
14.3.3 Il MIDI Anche se il supporto multimediale MIDI si conforma alla specifica 1.0 usato da tutti i musicisti, la necessità di avere una uniformità fra tipi di patch sonori, quando comuni file MIDI sono suonati su diversi computer, ha portato all'esigenza della creazione di uno standard unificato. Questo fa in modo che quello che dovrebbe essere un passaggio di rullante non sia il belato di una pecora! Si è quindi adottata la classifica MIDI multimediale, detta Generai Midi, che troviamo nella tab. 14.1. Tab. 14.1 Raggruppamento dei patch in Generai Midi Program Number
Gruppo di strumenti
1+8 9+16 17+24 25+32 33+40 41+48 49+56 57+64 65+72 73+80 81+88 89+96 96+104 105+112 113+120 121+128
Pianoforti Percussioni disposte in scala cromatica Organi Chitarre Bassi Archi Ensembles Fiati Strumenti ad ancia Organi a canne Synth leads Synth pads Synth effects Strumenti etnici Percussioni Effetti
14.3.4 L'audio digitale L audio digitale è parte integrante dell'ambito multimediale interattivo. La sua elabora-
zione può essere attuata da convertitori preinstallati in un computer, oppure aggiunti in un PC installando una sound card (scheda) hardware. Grazie a schede audio come la Sound Blaster. l'audio digitale è entrato nelle case di milioni di utilizzatori, con una qualità che varia dalla più modesta a quella professionale. Queste schede per 1' audio digitale possono essere usate per svariate applicazioni, per esempiO: • sonorizzazione ed effetti per videogiochi; (Bloop, Blop ... Zap! Ha Ha you missed, loser!); • effetti per i computer (avvio, errore o altri.); • suoni per CD-ROM; • lettura sintetizzata di un testo; • tracce audio che possono essere sincronizzate con tracce MIDI.
. ...
..:::
Molte schede sono pensate per operare con le frequenze di campionamen!l' - t .: :-: ~.1:- --i professionali di 48kHz, 44,1 kHz e 32kHz a 16 bit. Attualmente, comunque. la magg11'r parte dell'audio utilizzato nell'ambito multimediale è campionata a 22kHz o a Il kH z. e usa sia il formato a 16 bit che quello a 8 bit. Queste combinazioni di campioni e di bit fanno risparmiare spazio di memoria e elaborazioni di dati. Inoltre, essendo la maggior parte dei programmi costituita da parti parlate, non sono necessarie né una grande estensione di banda né un maggior numero di bit. Non esistono linee guida prefissate per l'utilizzo di una frequenza di campionamento o di un valore di bit, quindi la scelta viene fatta dagli autori del progetto. La tab. 14.2 indica i formati disponibili di frequenze di campionamento e di valori di bit, e la quantità di memoria che richiedono al minuto. Tab. 14.2 Frequenza di campionamento e lunghezza della parola che consentono di calcolare i byte di memoria necessari per l minuto di musica
Frequenza di campionamento (kHz) Numero di bit Dimensione del file/minuto (Mbyte) 44,1 44,1 44,1 44,1 22 22 22 22 11 11 11
11
16 stereo 16 mono 8 stereo 8mono 16 stereo 16 mono 8 stereo 8mono 16 stereo 16 mono 8 stereo 8mono
10,5 5,3 5,3 2,6 5,3 2,6 2,6 1,3 2,6 l ,3 1,3
0,660
14.3.5 I registratori CD Prima dello sviluppo dei sistemi di registrazione CD, l'unico modo di realizzare un test pressing, un disco one-o.ff(vale a dire un singolo disco creato per controllo o per utilizzo personale), un archivio di dati o un qualsiasi altro tipo di CD, era quello di mettere in atto l'intero processo di realizzazione del glass master, di elettro-placcatura, e di stampa del disco. Questo procedimento era considerato troppo costoso ed era in effetti una perdita di tempo, perciò questi dischi non venivano mai fatti per uso personale, o fino a quando non li si riteneva assolutamente indispensabili. Negli ultimi anni, comunque, il registratore CD (CD-R) ha dato inizio a un'era di postazioni di masterizzazione di CD sempre più affidabili (fig. 14.7 e 14.8), consentendo la produzione, direttamente da un sistema basato su un personal computer o separato, di CD che sono conformi alle normative sia del Red Book (CD Audio) sia dell'Orange Book (CD-ROM). Attualmente, esistono due tipi di sistemi di CD-R: il CD-WO (write once, vale a dire scrivibile una sola volta), e il CD riscrivibile. Il primo sistema utilizza una struttura di codifica permanente, che permette di scrivere i dati sul disco una sola volta; in generale, si possono scrivere dati addizionali sul disco, ma quelli preesistenti
------------------··lOO"MJ_>'~-i:!'JV:.,. · ·;
426
Fig. 14.7
CAPITOLO 14
Sistema Personal Scribe 750 CD-R, basato su PC.
non possono essere mantenuti (è spesso possibile cancellare i dati esistenti nascondendo quelli non voluti). La tecnologia del CD riscrivibile, d'altro canto, permette di scrivere, cancellare e riscrivere i dati tutte le volte che si vuole. Ne deriva che questa tecnologia è sempre più usata nei sistemi, come alternativa (trasferibile e ad alta densità) agli hard disk.
14.3.6 I CD ad alta densità Quando si parla del compact disc, sarebbe una grave dimenticanza quella di ignorare la tecnologia emergente della produzione di supporti, sia professionali che consumer, e cioè il compact disc ad alta densità, detto HD-CD. Al di là dei semplici benefici che si possono ottenere aumentando la densità dei dati di un CD standard (portandola al doppio, al quadruplo o addirittura a otto volte) (fig. 14.9), l'HD-CD permette frequenze di trasferimento dati molto più alte, rendendo più semplice la codifica di immagini video digitali di alta qualità su disco, e la loro riproduzione. Mediante l'uso delle tecniche di
Fig. 14.8
Registratore CD separato Studer 0740. (Fonte: Studer Professional Audio)
LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
427
8x Density
Fig. 14.9
Particolare in rilievo che mostra le densità standard di pit, l x CD e 8 x HD-CD.
compressione standard, sembra che questa tecnologia debba sostituire le videocassette VHS con un sistema ottico, per l'utilizzo domestico. Dato che la dimensione dei pit è ridotta (se paragonata con quella dei CD standard), è necessario un raggio laser con lunghezza d'onda minore per registrare e rileggere questi CD; al di là di questa differenza, comunque, la maggior parte del processo di produzione e di duplicazione è identica.
14.4
La duplicazione delle cassette
Su scala mondiale, la musicassetta contenente musica preregistrata è ancora un mezzo molto forte ed economico, per portare musica commerciale alle masse. È risultato evidente, dalla nostra precedente discussione sulla masterizzazione e la stampa del CD, che sono necessarie una grande abilità artistica e notevoli controlli di qualità. Al contrario di quanto creda erroneamente il pubblico, anche nella duplicazione delle cassette viene messa la stessa attenzione e vanno attuati i controlli di qualità, in modo da avere un prodotto di qualità. Attualmente si usano tre metodi per la duplicazione delle cassette: duplicazione in tempo reale, duplicazione ad alta velocità in bin-loop e duplicazione ad alta velocità in cassette.
14.4.1 La duplicazione in tempo reale Il procedimento avviene senza variazioni di tempo nella duplicazione; vale a dire che sia la macchina di playback master (cioè quella con il programma da duplicare), sia le macchine di registrazione slave (quella che contiene le cassette su cui registrare), operano alla normale velocità di scorrimento, vale a dire l pollice e 7/8 al secondo. Perciò un programma che dura 30 minuti impiega 30 minuti per essere duplicato con questo sistema, e si possono produrre tanti programmi quante sono le postazioni slave di regi strazione. La maggioranza degli addetti delle industrie sostiene che questo sistema conferisce la migliore qualità alle cassette, dato che sia la macchina master sia quella slave operano alla velocità più adatta per il supporto. Il segnale audio è mantenuto all'interno della sua banda e non viene spostato in una banda superiore, come avviene invece nel processo ad alta velocità. Questa tecnica permette la più alta ottimizzazione del segnale, del transport e del nastro. I registratori a nastro a due cassette usano questo semplice meto~ do, che consente una duplicazione facile e di alta qualità. Sfortunatamente questo meto-
428
CAPITOLO 14
Fig. 14.10 Registrando il lato A in una direzione, su 2 tracce di un nastro a 4 tracce stereo, e il lato B sulle tracce restanti, in direzione opposta (le tracce del lato A vengono ascoltate andando in avanti, mentre le tracce del lato B vengono ascoltate andando indietro), è possibile duplicare contemporaneamente entrambi i lati della cassetta, in un solo passaggio.
do è utilizzato anche dalla pirateria commerciale per duplicare in massa le cassette, in violazione delle leggi sul copyright, e si traduce in produzioni non ripagate e in una perdita di diritti d'autore. Il nastro registrato, posizionato sulla piastra master e dal quale vengono duplicati i nastri slave, è detto master di duplicazione o dupe master. Quando si utilizza questo metodo, il dupe master può essere di qualunque formato si desideri; cioè può essere un DAT, una copia a 2 tracce (a 15 o 30 ips) del nastro master, una copia a 4 tracce a 7,5 ips o una musicassetta. Il dupe master è spesso registrato su una macchina open reel, nel formato stereo a 4 tracce su un nastro a 114 di pollice, oppure 112 pollice a 4 tracce, per avere un'alta qualità. Registrando nel formato 114 o 4 tracce stereo, le informazioni del lato A del programma stereo possono essere registrate in una direzione e quindi, girando la cassetta, il lato B del programma stereo può essere registrato sulle restanti tracce del nastro. Usando la sezione a 4 testine sulla macchina master di playback, e testine simili sulla macchina slave, è possibile copiare entrambi i lati contemporaneamente, in un solo passaggio del nastro, dimezzando quindi i tempi di duplicazione (fig. 14.10).
14.4.2 La duplicazione ad alta velocità bin-loop Con questo metodo la duplicazione viene fatta senza mettere il nastro duplicato nell'alloggiamento della cassetta. Il nastro duplicato viene registrato su una macchina reel-toreel, che conferisce una migliore qualità e una maggiore tenuta del nastro alle alte velocità. Si registra un dupe master dal nastro master a 3 e 3/4, 7 e 112, oppure 15 pollici al secondo - a seconda che il programma sia parlato o musicale - e di solito nel formato 114 o 4 tracce sopra menzionato. Il dupe master viene quindi riavvolto su un riproduttore master bin-loop (fig. 14.11). Questo è una macchina per il riascolto che, invece di mettere il nastro su una bobina, lo mette in uno speciale contenitore, liberamente. Dopo che il nastro è stato riavvolto all'interno del contenitore, i due capi vengono uniti in modo da formare un loop (anello) di nastro senza termine. A questo punto, un tono registrato, di frequenza compresa fra i 5kHz e i 15kHz, a l e 7/8 ips, viene inserito fra i punti estremi del programma, in modo da marcare l'inizio e la fine del programma stesso sul programma slave duplicato. Il materiale del master bin-loop può quindi essere inviato a un qualunque numero di macchine slave di registrazione; queste macchine slave sono di tipo aperto dette anche reel-to-reel, ma differiscono per il fatto che sono progettate per
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LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
registrare sul nastro a 1/8 di pollice, quello utilizzato per la produzione di audiocassette, che giunge in pizze da 10 pollici e mezzo. Durante il processo di duplicazione, sia la macchina master che quelle slave operano ad alte velocità: 60.120 o addirittura 240 pollici al secondo, con rapporti di duplicazione di 16 : l , 32 : l e fino a 64 : L rispettivamente. Dopo che il processo di duplicazione è iniziato, la macchina bin-master riproduce il dupe master, ripetutamente e ad alta velocità, mentre le macchine sla \e registrano (fig. 14.12). Quindi, ogni passaggio successivo viene registrato sulle bobine del nastro della cassetta presente sulle macchine. Quando il processo di duplicazione \iene attuato a velocità di scorrimento molto superiori a quella normale, anche lo spettro de lle frequenze viene spostato verso l'alto, in una zona che è molto al di sopra dello -,pettro audio. Le testine, la risposta in frequenza e la corrente di premagnetizzazione de\ ono essere calibrate specificamente per questa applicazione; per esempio, la corrente di bias può arrivare, per queste alte velocità, fino a 3,5 MHz. Il passo successivo nel processo di duplicazione è quello di caricare i programmi preregistrati (che sono ora registrati più volte sulle pizze di nastro) e assemblare le cassette vere e proprie. Ciò viene attuato usando una macchina che si chiama caricatore di cassette auto alimentante (fig. 14.13 ). La pizza di nastro pre-registrato viene caricata su questa apparecchiatura. Il contenitore di alimentazione delle cassette viene quindi riempito con cassette di tipo C-0 (cioè una cassetta caricata solo con una breve parte del nastro leader, o bianco). In seguito, una cassetta C-0 viene messa nella sezione di caricamento e il nastro registrato viene unito a quello guida nella cassetta vuota, nel punto in cui si avverte il tono che segnala l'inizio del programma. Il caricatore porta avanti velocemente il nastro, alloggiandolo nella cassetta fino a quando non avverte il tono successivo. A quel punto il caricatore unisce la fine del programma sulla cassetta alla guida che indica la fine della cassetta stessa, e la cassetta viene espulsa. Il processo viene quindi ripetuto; dopo che il caricamento è stato effettuato, lo stadio finale del processo è quello deli' etichettatura e del confezionamento della cassetta, per la distribuzione e la vendita. Con il procedimento di
Fig. 14.11 Il Tapematic 5200, riproduttore master e registratore slave, con sistema bin-loop. (Fonte: Tapematic)
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CAPITOLO 14
Fig. 14.12 Il sistema di duplicazione Versadyne, in bin-loop. (Fonte: Versadyne)
duplicazione bin-loop su larga scala è possibile produrre decine di migliaia di cassette al giorno. Il controllo di qualità del prodotto riveste grande importanza; il punto di forza di questo processo è la qualità del master di duplicazione e l'allineamento master-slave. Nel processo di mastering, di solito si riregistra il master su un nastro in formato 114 di traccia a 7,5 pollici al secondo. Quando si usa questo formato bisogna stare attenti a prevenire la distorsione, la saturazione delle alte frequenze e un eccessivo rumore di fondo. Si può spesso ovviare alla saturazione e alla distorsione usando un limiter di picco e una compressione moderata. Se si verifica una alterazione del suono o sono richieste alcune variazioni nell'equalizzazione, si deve consultare il produttore. Il problema del rumore di fondo può essere risolto con le procedure di riduzione Dolby B e C.
14.4.3 La duplicazione ad alta velocità in-cassette Questo metodo utilizza valori di velocità molto alti (8 : l o 16 : 1), registrando il dupe m aster su un certo numero di registratori a cassetta slave (fig. 14.14). Questi registratori slave sono progettati per gestire la duplicazione delle cassette preassemblate che siano già alloggiate all'interno. Le unità in-cassette spesso sono macchine a sé stanti, e hanno sia un master sia due slave nella stessa unità di duplicazione. A questi dispositivi si possono spesso aggiungere macchine slave, permettendo un ampliamento poco costoso. Con questo metodo di duplicazione il master è, nella maggioranza dei casi, una cassetta stereo, anche se si incontra talvolta il formato master reel-to-reel 1/4 traccia. Questo sistema è economico, ma può presentare alcuni compromessi dal punto di vista della risposta in frequenza, della distorsione e delle limitazioni date dal wow e flutter.
LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
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Fig. 14.13 Il caricatore di cassette autoalimentante Tapematic 2002. (Fonte: Tapematic)
14.5
La realizzazione dei dischi in vinile
Anche se la popolarità di questo supporto è andata diminuendo negli ultimi anni (a causa della commercializzazione e dell'accettazione sempre maggiore del CD da parte del pubblico), il disco in vinile non può ancora essere dichiarato morto. In effetti, dai DJ fino ai collezionisti, il vinile è ancora un supporto molto usato per la produzione e per la riproduzione. Rimane però il fatto che molte fabbriche di vinile sono scomparse dal mercato negli ultimi anni, e ci sono sempre meno laboratori di mastering che attuano questi processi di stampa. Ci vuole un po' più di tempo quindi per trovare le strutture che fanno al nostro caso, il budget o gli standard di qualità, ma è evidente che non è un'impresa semplice.
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CAPITOLO 14
Fig. 14.14 Duplicatore di cassette Telex ACC 4000 XL, che usa il sistema in-cassette 8 : l. (Fonte: Telex)
14.5.1 L'incisione del disco Il primo stadio della produzione è l'incisione del disco. Il nastro master viene riprodotto su una macchina a nastro appositamente progettata, e il suo segnale viene inviato, attraverso una consolle di masterizzazione, a un tornio di stampa. Qui i segnali elettrici sono convertiti nel movimento meccanico di una puntina da incisione, e sono impressi sulla superficie di un disco da registrazione smaltato. A differenza del CD, un disco in vinile ruota a una velocità angolare costante, per esempio 33 e 1/3, oppure 45 giri al minuto (rpm), e presenta una spirale continua che si muove gradualmente dal bordo esterno del disco verso il suo centro. Le relazioni di tempo del materiale registrato possono essere ricostruite ascoltando il disco su un qualunque piatto che abbia la stessa velocità angolare costante dello stampatore originale. Il metodo di registrazione dei dischi in vinile è detto sistema 45/45. La puntina di registrazione fa un'incisione con un angolo di 90° sulla superficie del disco, in modo che ciascuna parete interna dell'incisione formi un angolo di 45° rispetto alla verticale. I segnali del canale sinistro sono impressi nella parete interna dell'incisione, e i segnali del canale destro sono impressi in quella esterna (fig. 14.15). Il movimento della puntina è regolato in fase, in modo che un segnale che sia in fase in entrambi i canali (un segnale mono oppure un segnale posto centralmente esterno del disco-
D
Fig. 14.15 Il metodo di incisione 45/45 è utilizzato per incidere segnali relativi a forme d'onda stereo nei solchi di un disco in vinile.
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Fig. 14.16 Il movimento dei solchi in una regi strazione stereo. La linea continua rappresenta un solco senza modulazione. a) In fase. b) Fuori fase.
fra i due canali) produca movimenti laterali del solco (fig. 14.16a); i segnali non in fase (informazioni di differenze fra canali) producono un mo\imento verticale (fig. 14.16b), ovverosia variazioni della profondità del solco. Dato che questo sistema è compatibile con quelli morto, che usano solo modulazioni laterali dell"incisione. un disco inciso monofonicamente può essere accuratamente riprodotto con un· apparecchiatura stereofonica.
14.5.2 Il tornio da incisione I componenti principali di un moderno tornio da incisione sono il piatto girevole, il basamento del tornio, la slitta, il computer di controllo dell'intonazione e della profondità, e la testina di incisione. Un tornio di questo tipo, con tutti i suoi componenti, è rappresentato nella fig. 14.17. Fondamentalmente, un tornio consiste di un basamento di acciaio pesante, montato su una gabbia elastica (A). Un piatto da 29,5 kg (B) è isolato dalla base mediante un attacco in bagno d'olio (C), che riduce il wow e flutter a livelli estremamente bassi. Il basamento del tornio (D) che si muove perpendicolarmente rispetto al piatto, come una slitta, è utilizzato per supportare e contenere la sospensione d'incisione (E) e la testina d'incisione (F).
14.5.3 La testina di incisione La testina di incisione (nella fig. 14.17 ci riferiamo alla lettera F) traduce il segnale elettrico che le viene applicato in un movimento meccanico della puntina di registrazione. La puntina si muove gradualmente lungo una linea retta, verso il foro centrale del disco, mentre il piatto si muove, creando un'incisione a spirale sulla superficie del disco. Questo movimento a spirale è ottenuto collegando la testina di incisione a una slitta: un
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l
CAPITOLO 14
sospensione d'incisione
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testina d'incisione piatto da 29,5 kg
--------------
basamento di acciaio pesante
Fig. 14.17 Il tornio di incisione, con controllo automatico dell'intonazione e della profondità.
ingranaggio a spirale, detto vite guida, conduce la slitta su un tracciato rettilineo. La testina di incisione stereo consiste in una puntina collegata meccanicamente a due bobine conduttrici e a due bobine di ritorno (posizionate in un campo magnetico permanente), e di una bobina di riscaldamento (avvolta attorno all'estremità della puntina) (fig. 14.18). Quando viene inviato un segnale alle bobine conduttrici, il flusso di corrente alternata che le percorre crea un campo magnetico variabile, che attira e respinge alternativamente il magnete permanente. Dato che il magnete permanente è fissato saldamente, le bobine si muovono in proporzione alla forza del campo creato, e la puntina connessa si muove con loro. Le bobine conduttrici sono avvolte e montate in modo che
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magnete
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bobina conduttrice destra
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bobina conduttrice destra
bobina conduttrice sinistra
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Fig. 14.18 Schema semplificato di una tèstt~a di incisione stereo. ·, \
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fornendo energia a una di esse, la puntina si muove su di un piano inclinato di 45° a destra o a sinistra rispetto alla verticale, a seconda di quale bobina venga alimentata. Se si fornisce a entrambe un segnale in fase, la puntina si muoverà nel piano orizzontale; se si fornisce un segnale fuori fase, la puntina si muoverà nel piano verticale.
14.5.4 Il controllo della densità La velocità della testina di registrazione viene ricavata dal numero di solchi o linee per pollice (lpi), incisi sul disco. All'aumentare della velocità delle testine, diminuisce il numero di lpi, quindi diminuisce anche la densità e anche la durata. Ci sono diversi metodi per cambiare la densità: la vite guida può essere sostituita con una che abbia spirale più fine o più grossolana; le marce che muovono la vite guida possono essere variate, in modo da cambiare la velocità di rotazione della vite stessa, oppure la velocità di rotazione della vite guida può essere variata direttamente, cambiando la velocità del motore che la muove. Quest'ultimo metodo è usato per le slitte Neumann, e fornisce una densità continuamente variabile. Lo spazio compreso fra i solchi è detto land. Solchi modulati provocano un movimento laterale, proporzionale ai segnali in fase contenuti nei due canali incisi. Se la densità di incisione è eccessiva (troppe linee per pollice, che rendono i solchi troppo ravvicinati), e se sono incisi livelli di segnale troppo alti, può succedere che un solco sconfini in quello adiacente (cutm·er), oppure che i solchi si sovrappongano (twinning). Nel primo caso il disco, quando viene riascoltato, salta; nel secondo caso si può avere una distorsione del segnale, oppure un eco del segnale nel solco adiacente, a causa della deformazione delle pareti di un solco provocate dalle informazioni presenti in quello adiacente. Un eco nei solchi si può verificare anche se le pareti non si toccano; è una funzione dell'ampiezza dei solchi. della densità e del livello, e diminuisce all'aumentare della frequenza del segnale. Inoltre. gli echi ad alta frequenza diminuiscono di livello man mano che diminuisce il diametro del solco. Questi problemi di incisione possono essere eliminati sia diminuendo il livello di incisione, sia incidendo meno linee per pollice. Qui sorge un certo conflitto, perché un disco che suona più forte (se paragonato con uno che suona meno forte) ha una sonorità più brillante, più piena, più presente e più potente. Ne deriva che le case discografiche e i produttori sono più interessati ad avere dischi con livelli molto competitivi, rispetto a quelli della concorrenza, e quindi non vogliono ridurre il livello di incisione. La soluzione a questi problemi di livello è quella di variare la densità- incidendo più linee per pollice durante i passaggi a volume inferiore, e meno linee durante i passaggi a volume più alto- suddividendo il materiale del programma in due percorsi: quello non ritardato e quello ritardato. Il segnale non ritardato viene inviato al computer che agendo sulla slitta solidale alla testina di incisione varia la profondità e la densità dell'incisione stessa, e corregge la velocità del motore della vite. Il segnale ritardato, che di solito viene ottenuto utilizzando una linea di delay di alta qualità, viene inviato alla testina di incisione, dando così al computer stesso, il tempo di variare la densità. Questa si divide in due categorie: coarse (grossolana), che si riferisce a un valore compreso fra 96 e 150 lpi, e microgroove (vale a dire microsolco), che corrisponde a un valore compreso fra 200 e 300 (o più) lpi. I dischi microsolco presentano un minor rumore superficiale, uno spettro di frequenze più ampio, una minore distorsione e una estensione dinamica superiore, rispetto a quelli coarse; possono essere incisi con una minore pressione della puntina, il che si traduce in una vita del disco più lunga. Questa mìnor forza di incisione, comunque, tende più pro-
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CAPITOLO 14
babile che la puntina slitti sul disco, se il piatto non è perfettamente piano. La puntina di riascolto per un disco microsolco deve avere una estremità con raggio massimo pari a 0,7 mil (l mil = 0,025 mm), mentre i dischi con solchi coarse hanno 2,5 mil ±O, l. I vecchi dischi a 78 giri, e i primi 33 giri, erano registrati con densità coarse. Attualmente tutti i dischi dovrebbero essere microsolco, con una densità media di 265 lpi; nel caso della massima densità del disco, la durata di un lato di un disco da 12 pollici, senza modulazioni nei solchi, è di 45 minuti. La durata dei dischi da 12 pollici modulati, incisi a livello medio, va dai 23 ai 26 minuti per lato, quando sono incisi utilizzando una slitta con densità variabile.
14.5.5 I dischi da registrazione I dischi da registrazione usati sulla slitta sono dischi piatti di alluminio, ricoperti da una sottile pellicola di smalto, asciugata a temperatura controllata e ricoperta con un secondo strato, e asciugata nuovamente. La qualità di questi dischi, detti smaltati, è determinata dalla piattezza e dalla lucidità della base in alluminio; qualunque irregolarità nella superficie, per esempio buchi o dossi, provocherà difetti corrispondenti nella copertura di smalto. I dischi smaltati hanno sempre un diametro maggiore rispetto al disco definitivo, rendendo quindi facile maneggiare il master senza danneggiare i solchi. Un album 12 pollici è stampato da un disco smaltato di 14 pollici, e un singolo da 7 pollici da uno di 10 + 12 pollici. I produttori spesso stampano un disco smaltato di riferimento per ascoltare come suona il master dopo che è stato trasferito su disco.
14.6
Il procedimento di masterizzazione
Il tecnico di mastering sceglie la densità di partenza adatta al prodotto. Si posiziona un disco smaltato sulla slitta stessa e si usa aria compressa per soffiare via qualsiasi particella di polvere che sia rimasta sulla sua superficie. A questo punto il disco viene reso solidale alla base rotante grazie alla aspirazione dell'aria che lo separa da quest'ultima e vengono fatte delle incisioni di prova, al di fuori del disco, per controllare la profondità dei solchi e la temperatura della puntina. Si preme il pulsante di avvio e la slitta si muove verso il diametro di partenza; mentre la testina di incisione viene abbassata sul disco, la spirale di partenza e i solchi di entrata sono incisi come prestabilito, e la macchina a nastro si avvia automaticamente. Quando si è inciso un lato, il tecnico varia le regolazioni della consolle come aveva deciso in precedenza. Una fotocellula, montata sulla piastra a nastro, sente la parte di nastro leader bianco compresa fra le selezioni sul nastro master. e segnala alla slitta di espandere automaticamente i solchi per creare delle bande audio. Dopo l'ultima selezione sul lato, la slitta incide il solco di uscita e toglie la testina di incisione dal disco smaltato. Il master smaltato non viene mai ascoltato, perché la pressione della testina di incisione danneggerebbe la traccia sonora registrata. Il danneggiamento consiste in una certa perdita alle alte frequenze e in un maggior rumore, ed è aggravato da ogni successivo riascolto. I dischi smaltati di riferimento, detti anche acetati di riferimento o semplicemente acetati, sono stampati per ascoltare come potrebbe suonare il master smaltato. Perciò i danneggiamenti alla traccia sonora sono limitati all'acetato di riferimento. Dopo che l'acetato è stato approvato, la casa discografica assegna a ciascun lato del disco un numero master (o matrice), che il tecnico della stam-
LA REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO
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pa scrive fra i solchi della spirale di uscita del disco smaltato. Questo numero identifica il disco smaltato, e qualsiasi copia in metallo che ne deriva, ed elimina la necessità di riascoltare il disco per identificarlo. Se, per qualsiasi ragione, si rimasterizza un disco, alcune compagnie discografiche mantengono lo stesso numero di master; altre aggiungono un suffisso al nuovo master per differenziarlo da quello precedente. Quando il master finale arriva alla postazione di placcaggio, viene lavato per rimuovere la polvere e viene placcato elettroliticamente con nichel. Quando questa fase è terminata, il rivestimento di nichel è tolto dal disco smaltato. Questa operazione danneggia il master, che può quindi essere placcato una sola volta. Se qualcosa va storto in questa fase, la postazione di placcaggio deve ordinare un nuovo master dalla stampa.
14.6.1 La placcatura e la stampa dei dischi in vinile Il rivestimento di nichel asportato dal master è detto matrice, ed è il negativo del master smaltato (fig. 14.19). Questo negativo viene quindi placcato elettroliticamente, per creare un positivo in nichel detto madre. Dato che il nichel è più duro dello smalto, molte madri possono essere ricavate da una sola matrice; essendo la madre un positivo, può essere ascoltata per controllare il rumore di fondo, gli eventuali salti e altri difetti ancora. Se è accettabile, la madre viene poi placcata elettroliticamente diverse volte, creando gli stampatori, che sono negativi del disco usato per stampare il disco definitivo. Gli stampatori dei due lati di un disco sono montati sul piano superiore e su quello inferiore di una pressa idraulica. Un pezzo del composto del disco in vinilite, detto biscotto, è posto nella pressa e schiacciato fra le etichettatrici per i due lati. La pressa viene chiusa
Fig. ì4.19 I varì passaggi nella placcatura e nella stampa di un disco in vinile.
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CAPITOLO 14
e riscaldata con vapore, per far sì che la vinilite scorra attorno ai solchi rialzati degli stampatori. Quando è caldo, il disco pressato è troppo molle per essere maneggiato, e quindi viene fatta circolare dell'acqua fredda attorno alla pressa per raffreddarla prima di allentare la pressione; quando la pressa si apre, l'operatore tira fuori il disco dallo stampo. Il processo di stampa provoca l'uscita di una parte di composto in eccesso al di fuori del bordo del disco, e quindi questo è sovradimensionato. Questo eccesso, detto flash, viene eliminato quando il disco è tolto dalla pressa. I bordi del disco sono levigati con una pelle simile a pelle di daino, e a questo punto il prodotto può essere confezionato per essere distribuito e venduto.
14.7
La distribuzione e la vendita
Anche se questa parte del processo viene menzionata per ultima, non è certo una delle meno importanti, se analizziamo tutto il tempo, le capacità artistiche e le problematiche finanziare coinvolte nella creazione di un disco. Domande del tipo: Chi sono i miei ascoltatori? Come verrà distribuito il prodotto? Quale dovrà essere il formato definitivo del supporto? Quanto mi costerà questo progetto? devono trovare un'adeguata risposta molto prima che venga premuto il pulsante di registrazione e si suoni la prima nota. In questo breve paragrafo non pretendo di esaurire tutta la discussione su questo importante e complesso argomento. Se volete ulteriori e complete informazioni potete consultare i seguenti libri: How to make and sell your own recording, di Diane Sward Rapaport (Prentice Hall, 1992); Releasing an lndependent Record, di Gary Hustwit (Rock Press, 1993); e This business of Music, di Shemel & Krasilovsky (Watson Guptill, 1990). Questi libri esaminano dettagliatamente i tre principali soggetti tramite i quali una registrazione finita può essere distribuita e venduta: • case discografiche di maggiore importanza (le cosiddette major); • case discografiche indipendenti; • autodistribuzione. Ciascuno di questi approcci al marketing e alla vendita comporta un impegno finanziario di diverso tipo, così come un diverso controllo sulle problematiche artistiche e della distribuzione. Indipendentemente da quale approccio si scelga, tutti i suoi aspetti vanno presi in considerazione attentamente e senza tralasciare nulla, prima di prendersi un impegno definitivo. Oltre a leggere libri sull'argomento, è saggio ascoltare i consigli di un avvocato che sia profondo conoscitore della legislazione in materia musicale. L'industria musicale ha un suo linguaggio legale e finanziario specifico. È molto importante avere al proprio fianco una persona che conosca a fondo il linguaggio, i cavilli e il funzionamento di questo particolare mondo.
15 Le procedure di registrazione in studio
Come abbiamo già visto, la prima regola in uno studio è la seguente: non ci sono regole. In questa frase c'è un fondo di verità, dato che la creatività e la novità giocano un ruolo chiave nel mantenere viva e sempre rinnovata l'industria musicale. Nel processo di registrazione, comunque, ci sono alcune linee guida e procedure che, se seguite, possono aiutarci ad ottenere una sessione di registrazione snella e di livello professionale. In ultimissima analisi, queste procedure ci sono utili per risolvere i problemi che si presentano, usando due delle nostre potenzialità più spiccate: l'intuizione creativa e il buon senso.
15.1
La registrazione
Prima di iniziare una sessione di registrazione, è buona pratica prepararsi mentalmente a tutte le situazioni che si dovranno affrontare; la maniera migliore è riunire attorno a un tavolo tutte le persone che saranno coinvolte nel processo di registrazione e, molto in anticipo rispetto alla sessione, discutere con loro circa la strumentazione, la disposizione dello studio, il genere musicale e le tecniche di produzione. Questo incontro porta a conoscenza di tutti i presenti ciò che incontreranno durante le sessioni, e permette a ciascuno di conoscere le persone con cui lavorerà. Prima della sessione stessa è bene controllare le attrezzature; se si useranno registratori a nastro analogici, dovranno essere puliti, smagnetizzati e, se necessario, allineati a seconda del tipo di nastro che si utilizzerà - servendosi, preferibilmente, dello stesso nastro con cui si effettuerà la sessione. È buona abitudine registrare all'inizio del nastro un segnale a 100Hz, l kHz e a 10kHz su tutte le tracce a O VU (-10 VU se la velocità di scorrimento è 7,5 ips), per indicare il livello operativo corretto. Quindi, se sarà necessario mixare o sovraincidere il nastro in un altro studio, saremo in grado di calibrare quella macchina a noi sconosciuta basandoci su questi diversi segnali di riferimento preregistrati. Se si devono usare nastri digitali, bisogna assicurarsi che siano stati formattati; anche se alcuni registratori ci permettono
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CAPITOLO 15
di registrare su nastri non formattati, in un passaggio unico o in uno speciale modo di update, ci troveremmo di fronte a una situazione più difficile (cerchiamo di non renderei difficile la vita da soli). Al momento di iniziare la sessione, e dopo che si è presa conoscenza degli strumenti che si andranno a registrare, bisogna attuare una pre-sessione. Il posizionamento degli strumenti varia molto da uno studio all'altro, a seconda delle caratteristiche acustiche della stanza, del numero degli strumenti stessi, dell'isolamento (o della mancanza di isolamento) fra di essi e dal grado di contatto visuale richiesto dai musicisti. Se si rivela necessario un ulteriore isolamento, anche dopo una attenta collocazione dei microfoni, si possono posizionare pannelli o superfici fra gli strumenti, in modo da evitare che le sorgenti sonore ad alto volume rientrino in altri microfoni aperti (cioè che si stanno usando). In alternativa, lo strumento o gli strumenti in questione potranno essere sovraincisi in seguito. Durante la registrazione di un gruppo, la disposizione dei musicisti deve permettere loro di vedersi il meglio possibile, in modo che possano scambiarsi informazioni visivamente. La disposizione dei microfoni e dei pannelli dipende dal gusto personale, ma anche dal tipo di sonorità volute dal produttore. Se i microfoni sono vicini agli strumenti e i pannelli sono molto raccolti, si ottiene un suono ben definito e una buona separazione; se si posizionano i microfoni e i pannelli più distanziati, si ottiene un suono più simile a quello di una performance dal vivo, ma si avranno anche dei rientri. Strumenti con livelli di uscita particolarmente elevati possono essere messi in una stanza isolata, che non si utilizza, oppure in una cabina apposita; anche gli amplificatori possono essere registrati in una stanza di questo tipo; in alternativa, gli amplificat~ri e i microfoni possono essere ricoperti da tutti e quattro i lati e dall'alto tramite una box costituita da pannelli; un altro approccio è quello di ricoprire sia gli amplificatori sia i microfoni con una coperta o con altro materiale assorbente flessibile (fig. 15.1), assicurandosi che esso non interrompa il percorso del suono dall'amplificatore al microfono. Si può migliorare la separazione anche posizionando in una cabina isolata gli strumenti con volume di uscita più basso, oppure collegando direttamente alla consolle quelli con volume di uscita più alto, mediante una D.l. (direct injection) box, escludendo quindi l'amplificatore microfonato. Nel caso di un pianoforte, i rientri possono essere eliminati posizionando i microfoni al suo interno, regolando il coperchio sul suo supporto più corto e ricoprendo il pianoforte con una coperta (fig. 15.2). I microfoni per ciascuno strumento vengono scelti in base sia all'esperienza sia alla sperimentazione, e vengono quindi collegati con gli ingressi della consolle prescelti; è bene prendere nota degli ingressi che si usano, in modo da poter risalire facilmente allo strumento che si è inserito in un determinato modulo della consolle. Alcuni fonici trovano che sia conveniente standardizzare un certo schema di utilizzo degli ingressi, usando gli stessi input e le stesse tracce per gli stessi strumenti in ogni sessione. Perciò il fonico
Fig. 15.1
Si può isolare un amplificatore coprendolo con una coperta, di solito molto assorbente.
LE PROCEDURE DI REGISTRAZIONE IN STUDIO
Fig. 15.2
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Nel modo illustrato si evitano i rientri nel microfono di un pianoforte.
inserirà sempre il microfono relativo alla cassa della batteria nel canale l, quello del rullante nel 2, e così via; in questo modo il tecnico del suono sa quale fader controlli uno strumento, sia durante la registrazione sia durante il mixaggio, senza doverci pensare troppo.
15.1.1 Gli strumenti elettrici ed elettronici Gli strumenti elettrici ed elettronici, per esempio le chitarre, che hanno uscite a basso livello, sbilanciate e con alta impedenza, possono essere registrate nello studio senza usare i relativi amplificatori; occorre farli entrare in una D.l. box. Come abbiamo già visto, questo dispositivo converte segnali di uscita ad alto livello e alta impedenza in segnali bilanciati a bassa impedenza, che possono essere inseriti direttamente nel preamplificatore microfonico di una consolle. Spesso si registrano questi strumenti in diretta, per evitare sia il problema dei rientri nello studio, sia il rumore e la distorsione che derivano dall'uso dell' amplificazione, oppure per avere il suono pulito diretto. Se gli strumenti elettronici sono usati nella contro l room (come ad esempio sintetizzatori o batterie elettroniche, la cui impedenza si avvicina maggiormente a quella dello studio), si possono inserire direttamente negli ingressi a livello di linea della consolle. Sia gli strumenti in diretta sia quelli in linea possono essere suonati nella control room, mentre si ascolta dai main monitor, senza problemi di rientri. Se si preferisce, i segnali provenienti sia dalle direct box sia dagli amplificatori degli strumenti possono essere mandati contemporaneamente dallo strumento, mediante l 'utilizzo di jack in parallelo inseriti nella direct box (fig. 15.3). Questa tecnica consente ai tecnici del suono di mescolare come desiderano i segnali diretto e amplificato. Il suono proveniente da una D.l. box è più pulito ma è anche più soggetto al rumore delle corde dello strumento, rispetto al suono più ruvido e più potente di un amplificatore microfonato. In quasi tutte le chitarre, la minor ripresa del ronzio di fondo e il miglior suono per la connessione diretta si ottengono quando i controlli di volume dello strumento sono tutti attivi. Dato che i controlli di equalizzazione di una chitarra consistono di un filtro taglia alti variabile, il massimo controllo del suono si ottiene lasciando il controllo dei toni sulle alte frequenze e usando una combinazione dell 'equalizzazione della consolle e dei diversi pickup della chitarra, per variare i toni. Se si escludono completamente gli alti sulla chitarra, un incremento delle alte frequenze sull'equalizzatore della consolle provocherà un rinforzo del rumore che viene ripreso dalla chitarra, a causa della sua alta impedenza.
442
Fig. 15.3
CAPITOLO 15
Schema di una D.l. box.
15.1.2 La batteria Durante l'ultima decade, la batteria ha visto molti cambiamenti per quanto riguarda la tecnica dello strumento, il microfonaggio e la scelta degli ambienti acustici usati per la registrazione. Negli anni '60 e '70, la batteria era posizionata in modo tradizionale in una stanza isolata detta cabina della batteria; questa isolava efficacemente lo strumento dal resto dello studio e aveva l'effetto di restringere il suo suono a causa dello spazio limitato (e spesso delle caratteristiche acustiche). Ma la cabina isolava anche i musicisti, e questi percepivano spesso una perdita di coinvolgimento in quello che suonavano. Anche il set convenzionale di pezzi della batteria ha subito diversi cambiamenti nella tecnica di microfonaggio; molti fonici e produttori hanno spostato la batteria da una stanza piccola e isolata in uno studio di dimensioni maggiori, dove il suono può svilupparsi più pienamente e mescolarsi con le caratteristiche acustiche dell'ambiente. In molti casi questo effetto è enfatizzato posizionando una coppia di microfoni molto distanziati nello studio - tecnica con cui spesso si ottiene un suono più pieno e ampio di quanto non sia in realtà. Se si deve registrare una batteria, il batterista la dovrebbe accordare, mentre si posizionano i pannelli e i microfoni; ogni pelle della batteria dovrebbe essere regolata per avere la giusta intonazione e una tensione costante ai bordi del cerchio, colpendo la pelle in vari punti ai suoi bordi, e girando le chiavi per avere la stessa intonazione su tutta la sùperficie. Dopo che si è accordata la batteria, il fonico dovrebbe ascoltare ciascun pezzo di essa singolarmente per assicurarsi che non ci siano brusii, tintinnii o risonanze, dopo che la pelle o i bordi sono stati colpiti. Batterie che hanno un gran suono quando ascoltate dal vivo a volte non hanno lo stesso suono quando sono microfonate; in una performance dal vivo, i tintinnii e il suono dei bordi vengono coperti dagli altri strumenti e si perdono prima che il suono raggiunga l'ascoltatore. Un microfonaggio ravvicinato, d ' altro canto, riprende i rumori allo stesso modo in cui riprende anche i l suono desiderato. Se l'accordatura della batteria non elimina i problemi relativi ai rumori o ai bordi, si può applicare sulla pelle un nastro adesivo (o anche pezzetti di stoffa, sordine, asciugamani, fazzoletti di carta) in diverse posizioni per mascherarli, a seconda dell' esperienza e della sperimentazione. Anche se questo metodo di smorzamento delle pelli è stato usato ampiamente in passato, attualmente lo si utilizza con molta più discrezione e ci si affida ad una corretta intonazione. Per la registrazione in studio è meglio togliere tutte le parti di smorzamento interne ai pezzi della batteria, perché queste applicano una tensione solo a una parte della pelle e, perciò, sbilanciano la tensione della pelle stessa. Gli smorzatori interni spesso vibrano quando la pelle è colpita, e sono causa di un certo tintinnio. La cassa può essere smorzata rimuovendo la pelle anteriore e mettendo una coperta o qualche altro materiale assorbente al suo interno,
LE PROCEDURE DI REGISTRAZIONE IN STUDIO
443
in modo che prema contro la pelle posteriore. Regolando la pressione di questo materiale contro la pelle, si possono far variare i toni bassi da un sordo rimbombo fino a un colpo secco. Di solito la cassa è registrata senza la pelle anteriore, mentre gli altri pezzi della batteria sono registrati sia con la seconda pelle sia senza. L'accordatura delle pelli è più difficile se sono presenti entrambe, perché le loro tensioni interagiscono per creare l'intonazione; comunque due pelli danno un suono più risonante rispetto a una pelle sola. Dopo che i pezzi della batteria sono stati accordati, si possono posizionare convenientemente i microfoni, assicurandosi che non intralcino i movimenti del batterista, e guardando se rischiano di essere colpiti dalle bacchette o spostati durante l'esecuzione. Le batterie elettroniche sono spesso usate per fare una traccia guida ritmica; a volte possono eliminare la necessità di avere una batteria vera e propria, dato che le varie tracce sono state preventivamente inserite nella memoria della batteria elettronica stessa o in un sequencer MIDI. In alcune situazioni possono essere messi sulla batteria dei trigger o delle superfici di controllo, che permettono di triggerare manualmente i suoni campionati della batteria elettronica, in una disposizione simile a quella di uno studio vero e proprio.
15.1.3
n setup
Dopo che si è completato il posizionamento degli strumenti, dei microfoni e degli eventuali pannelli, si distribuiscono ai musicisti le cuffie, alle quali è stato applicato un cavo aggiuntivo per consentire la massima libertà di movimento. L'ingegnere consulta quindi il produttore per sapere quanti strumenti saranno utilizzati nella canzone, comprese le sovraincisioni, e per determinare quante tracce bisogna lasciare aperte. Il numero delle tracce utilizzate influenza il numero dei microfoni usati e la loro assegnazione alle tracce disponibili, specialmente nel caso della batteria; se si devono registrare molti strumenti, il numero di microfoni per la batteria può essere limitato. Se invece sono disponibili moltissime tracce, se ne possono usare anche più di sei per la batteria: cassa, rullante, tom, timpano e piatti. Quando si sono posizionati tutti i microfoni, l'ingegnere segna il nome dello strumento assegnato a ciascun fader in ingresso, di solito al di sotto del fader su una striscia di nastro adesivo di carta applicata sulla consolle, o su un nastro speciale da consolle. I microfoni vengono quindi assegnati alle tracce desiderate, e queste assegnazioni sono annotate su un foglio promemoria che rimane, da quel momento in poi, nella scatola del nastro da registrare (fig. 15.4). I master fader ed i group fader sono messi in una posizione centrale rispetto alloro punto di O dB (all'incirca a 3/4 verso l'alto). Il fonico alza parzialmente le mandate ai monitor per i segnali in ingresso o per usare i solo sui microfoni. Dopo tutto questo procedimento preparatorio, si comincia a regolare il livello di ingresso di ciascuno strumento o microfono, facendo suonare ogni musicista singolarmente oppure chiedendo l'esecuzione di una canzone. Partendo con una equalizzazione flat (cioè non attiva), il tecnico del suono controlla le letture dei meter di ciascuna traccia, ascolta la distorsione eventuale del preamplificatore microfonico e ne regola il guadagno usando il pad di attenuazione e/o il preamplificatore microfonico della consolle, oppure, se necessario, quello del microfono, in modo da eliminare qualunque distorsione. Dopo che sono stati regolati tutti questi livelli, si può preparare un rough mix (cioè un mixaggio di massima) in cuffia, in modo che i musicisti possano ascoltarsi. L'EQ può essere regolata per ottenere la sonorità voluta dal produttore per ciascuno strumento, e si può inserire un compressore o un limiter nel percorso del
444
CAPITOLO 15
segnale, quando è necessario. Se non si riesce ad ottenere la sonorità voluta mediante un'equalizzazione minima, si può provare un diverso tipo di microfono o di posizionamento, fino a quando il suono dello strumento non sia accettabile. Il fonico e il produttore possono rendersi conto di tutti i rumori estranei - il ronzio di un amplificatore per chitarra o il rumore del pedale della cassa- e cercare quindi di eliminarli. Questo processo di ascolto selettivo può essere facilitato dall'uso del solo su alcune tracce; se si devono mixare i segnali di più microfoni su una o più tracce, il balance fra di essi può essere regolato in questo passaggio. Per fare ciò, il tecnico del suono mette in solo il gruppo a cui i microfoni vanno assegnati. Dopo aver seguito questa procedura per tutti gli strumenti, i musicisti dovrebbero eseguire una canzone di prova (detta rundown), in modo che il fonico e il produttore possano ascoltare come gli strumenti suonano assieme prima di registrarli su nastro. Innanzitutto, essi dovrebbero ascoltare tutta la batteria, poi la batteria assieme al basso, quindi tutta la sezione ritmica e infine tutti gli strumenti assieme. Si possono apportare variazioni all'equalizzazione per compensare il problema di uno strumento che copre un altro, ottenendo una loro migliore amalgama. Mentre viene eseguita la canzone, il tecnico del suono apporta le ultime regolazioni ai livelli di registrazione e al mixaggio di riferimento in cuffia; egli può controllare il mix in cuffia sia ascoltandolo direttamente dalle cuffie sia indirizzandolo ai monitor principali, assicurandosi così che tutti gli strumenti siano ascoltabili chiaramente. Se i musicisti non riescono a sentirsi adeguatamente, si può cambiare il mix in modo da enfatizzare il suono di uno strumento, senza per questo influenzare il livello in registrazione. Se abbiamo a disposizione più di un sistema di invio alle cuffie, si possono preparare più mix, per quei musicisti che abbiano bisogno di un balance differente. Durante le sessioni condotte ad alto volume, i musicisti spesso chiedono di avere un volume molto alto in cuffia in modo da ascoltare il mix al di sopra del livello di rientro dell'ambiente nella cuffia stessa. A livelli sonori molto alti può accadere che l'intonazione degli strumenti suoni piatta, e quindi i musicisti possano avere dei problemi ad accordarli, oppure a cantare ascoltando dalle cuffie. Per evitare problemi di questo tipo, non bisogna accordare gli strumenti ascoltandoli tramite cuffie, ma vanno suonati al livello che è abituale per il musicista, e poi si regolerà il livello in cuffia di conseguenza. Non verrà sottolineata mai abbastanza l'importanza di un adeguato livello in cuffia e di un corretto bilanciamento; questo può sia favorire sia peggiorare il rendimento di un musicista. La stessa situazione si verifica nella control room, quando si ascolta ad alti livelli: alcuni strumenti possono sembrare scordati anche quando non lo sono, e l'affaticamento dell'orecchio può pregiudicare le capacità di giudizio di un fonico riguardo ai suoni e al relativo bilanciamento. È buona abitudine eseguire completamente la canzone di prova, in modo che il tecnico del suono possa capire quali sono i passaggi a volume più elevato; questo lo aiuta nel regolare i livelli di registrazione, in modo che non vi sia distorsione e che gli strumenti non subiscano una riduzione di guadagno eccessiva, se si usa un compressore o un limiter. Anche se il fonico può chiedere a un musicista di suonare al massimo volume possibile quando suona da solo, tutti i musicisti inevitabilmente suoneranno a un volume superiore quando eseguiranno il pezzo tutti assieme. A causa di ciò può essere necessaria una variazione nel gain del preamplificatore microfonico, nel livello di registrazione e nelle soglie di compressione/limitazione. Si può controllare la separazione fra gli strumenti mettendo in solo le relative tracce, e controllando i possibili rientri; a questo punto si possono cambiare, se necessario, le posizioni relative dei microfoni, degli strumenti o dei pannelli. All'inizio di ciascuna performance, il nome del pezzo e il numero dei take (cioè delle
LE PROCEDURE DI REGISTRAZIONE IN STUDIO
Fig. 15.4
445
Schema delle tracce, utile per memorizzare le assegnazioni degli strumenti.
singole parti registrate) vanno registrati sul nastro per una più facile identificazione. Un promemoria (take sheet) deve essere attentamente compilato per annotare la posizione dei take sul nastro (fig. 15.5); i commenti del produttore, relativamente all'esecuzione del brano, vanno scritti sulla take sheet, così come la descrizione del tipo di take (completo o incompleto), o le false partenze. Durante la registrazione il fonico tiene sotto controllo i livelli dei meter, solo se necessario, e controlla i fader per evitare problemi di distorsione sul nastro. Il tecnico del suono ascolta attentamente il brano sia dal punto di vista deli' esecuzione sia da quello della qualità; se il produttore non nota alcun errore nella performance, può essere il tecnico stesso che lo individua e lo evidenzia; il fonico deve sapersi rendere utile, ma deve anche ricordarsi che l'ultima parola spetta al produttore e che il suo giudizio sulla performance va accettato. Quando si riascolta un take, il
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Fig. 15.5
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Esempio di take sheet.
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CAPITOLO 15
nastro viene riavvolto e i monitor vengono messi nel modo di playback. A questo punto i musicisti possono ascoltare la loro esecuzione sui monitor della contro] room, in cuffia o mediante le casse messe nello studio.
15.2
La sovraincisione
La sovraincisione (fig. 15.6), viene utilizzata per aggiungere altri strumenti a una performance, dopo che si è completata la registrazione delle tracce di base; questi strumenti sono aggiunti monitorando le tracce preregistrate sul nastro mentre simultaneamente si registrano le tracce nuove, oppure si raddoppiano quelle esistenti, o si aggiungono uno o più strumenti su una o più tracce disponibili. In una sessione di sovraincione, la stessa procedura viene seguita per la scelta dei microfoni, dell'EQ e dei livelli, come durante la sessione di registrazione. Se si deve sovraincidere solo uno strumento per volta, non esiste il problema di rientri con altri strumenti; si può invece verificare un rientro quando le cuffie dei musicisti hanno un volume troppo alto o non sono posizionate in testa correttamente. Se si deve usare un registratore analogico, bisogna metterlo nel modo master sync (riascoltando le tracce già registrate tramite le testine di registrazione messe in sync). Il master sync mode è regolato in modo di controllo sia del registratore che dell'autolocator/remote. Spesso il registratore attua automaticamente il cambiamento di ascolto fra la sorgente (essendo i segnali da monitorare inviati al registratore o alla consolle) e fra il tape/sync (i segnali da monitorare arrivano dalle testine di rec/sync). Il mix di ascolto della contro] room dovrebbe far apparire gli strumenti registrati abbastanza in evidenza, in modo da potersi accorgere facilmente degli eventuali errori. Il mix in cuffia può essere regolato per andare incontro alle esigenze specifiche del musicista. Se capita di registrare un errore, o una parte eseguita male su una traccia in sovraincisione, basta riavvolgere il nastro e n-registrare sulla traccia non desiderata. Se solo una piccola parte del take risulta errata, è facile operare un punch-in, cioè una entrata in registrazione (entrando nel modo registrazione silenziosamente, vale a dire senza che ci percepisca il punto di inizio della sovraincisione) su una traccia mentre il nastro scorre nel modo record-ready), e quindi registrare sulla parte di take che si vuole cambiare (fig. 15.7). Dopo che la parte è stata corretta, si può uscire dalla registrazione (punch-out) su quella traccia, uscendo silenziosamente dal modo di record e ritornando al segnale della traccia originariamente registrato. Nelle parti che non prevedono l'intervento del musicista grande attenzione dovrà essere prestata da quest'ultimo per evitare qualsiasi rumore indesiderato, nel caso in cui questo non accada i rumori in questione possono rappresentare un grosso problema durante l'entrata in registrazione. Questi possono essere cancellati in un secondo tempo (prestando grande attenzione), oppure possono essere eliminati in fase di mixaggio 'chiudendo' il canale che gestisce il ritorno di quella /e piste. In tutti i modi, i rumori indesiderati possono essere davvero fastidiosi e creare problemi maggiori della loro effettiva importanza. Una ulteriore tecnica usata assieme o in alternativa al punch-in sulle tracce è quella di sovraincidere lo strumento su un' altra traccia disponibile (o su più tracce). Il vantaggio di registrare e salvare più tracce (se sono disponibili) è quello di poter salvare un buon take e quindi il musicista può migliorare la performance in seguito, piuttosto di dover cancellare quello appena registrato, e dover cercare di migliorare la performance immediatamente. Quando si sono salvate più tracce di una stessa sovraincisione, svariate parti di ciascuna traccia possono essere accettabili e quindi sono combinate per creare una performance composita completa. Questo assieme è
LE PROCEDURE DI REGISTRAZIONE IN STUDIO
447
raggiunto riascoltando le tracce in modo sync, mixandole assieme in consolle e registrandole su un'altra traccia del nastro. Le tracce sovraincise sono utilizzate o meno per quanto sia necessario per trasferire solo le parti migliori di ciascuna performance alla traccia composita (fig. 15.8). Un'altra procedura che è un'estensione del procedimento della traccia composita è quella del track bouncing, detta anche ping-pong. Questa viene spesso usata per mixare una intera performance su una traccia, su una coppia di tracce stereo o su più tracce. Il bouncing può essere attuato sia per facilitare il mixaggio finale (raggruppando gli strumenti su una o più tracce, come in fig.15.9a), oppure accedendo a diverse tracce necessarie, trasferendo gruppi di strumenti simili su una traccia o su una coppia stereo. Questa operazione libera le tracce originariamente registrate per ulteriori sovraincisioni. Supponiamo di avere un registratore digitale ADAT (con 16 tracce disponibili), con il quale vogliamo fare una demo. Durante le tracce di base, supponiamo di voler registrare la batteria su tutte le otto tracce del primo ADAT e poi registrare un pianoforte in stereo, un basso e una chitarra solista (4 tracce), sulle loro tracce separate del secondo ADAT. Dopo che si sono registrate queste 14 tracce si può mixare la batteria su 2 delle 4 tracce disponibili sul secondo ADAT (fig. 15.9b). Da questo trasferimento ne deriva che le 8 tracce originarie della batteria, che sono state liberate, possono essere utilizzate per ulteriori sovraincisioni, con un totale di 10 tracce disponibili risultanti. Utilizzando la disposizione delle 16 tracce precedenti, si avrebbe: 12 tracce registrate= (16 tracce- 12 tracce= 4 tracce disponibili) 2 tracce trasferite= (4 tracce- 2 tracce= 2 tracce disponibili) 8 tracce liberate = ( 2 tracce + 8 tracce = 1O tracce disponibili) È buona pratica, quando sia possibile, mantenere inalterate le tracce originali non spostate. Nell'esempio appena descritto, sarebbe bene registrare tutte e 8 le tracce della batteria su un solo ADAT; il mix composito può quindi essere trasferito alle tracce del secondo registratore e le tracce originali di batteria possono essere salvate e memorizzate. Si formatta un altro nastro, e si può aggiungere quindi materiale e tracce nuove alla demo. Se il mix crea problemi in un secondo tempo, oppure se il produttore vuole utilizzare le tracce di batteria del demo e le altre tracce ritmiche per un CD, è sufficiente trasferire le tracce originali su un nastro 24 tracce.
tracce registrate e miscelate in cuffia
Fig. 15.6
La sovraincisione permette di aggiungere ulteriori strumenti alle tracce già esistenti, su un supporto multitraccia.
----------------------""""""~)l't,l.i!/r.'
448
CAPITOLO 15
punto di entrata (punch-in)
punto di uscita (punch-out)
+
Fig. 15.7
15.3
+
Il punch-in permette al fonico di sostituire parte del materiale registrato e di correggere gli errori di esecuzione.
Il mixaggio
Dopo che si sono registrate tutte le tracce di una canzone, il nastro multitraccia può essere mixato sia in mono sia in stereo, per una successiva duplicazione e distribuzione al pubblico. Tutte le macchine analogiche a nastro multitraccia per mixaggio devono prima essere smagnetizzate, pulite e allineate. Dopo che si è completata la procedura di allineamento, il fonico deve registrare alcuni toni a O VU (a 100 Hz, l kHz e 10 kHz), all'inizio del nastro di mixaggio; questa procedura permette al tecnico di mastering di allinerare la macchina di playback per riascoltare questi toni esattamente a O VU, il che si tradurrà in una corretta equalizzazione di riascolto del materiale. Se si usa il Dolby, si deve aggiungere il tono di riferimento per il Dolby alle frequenze sopra citate. Quando di masterizza su supporto digitale, per esempio il DAT, è necessario registrare solo un tono di riferimento di l kHz, come livello raccomandato dal costruttore del nastro (di solito O dB o -12 dB). Durante il mixaggio, la consolle viene messa nel modo mix (oppure si sceglie la posizione mie o line su ciascun modulo di ingresso) e si scrivono gli strumenti in corrispondenza degli ingressi sul nastro incollato sotto i fader. Il fader master e quelli dei gruppi sono messi sullo O dB (a circa 3/4 della loro corsa totale). A questo punto il fonico può monitorare il mix stereo; prepara un rnix di massima per la
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mix composito della traccia della voce solista
Fig. 15.8
Si può creare una traccia completa utilizzando diverse parti di più take, che siano solo parzialmente accettabili.
LE PROCEDURE DI REGISTRAZIONE IN STUDIO
449
Tltte: Bouncln' Bablea (bounce miX)
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Ir8i:kSheet (MAI #11 track 1 track2 traek 3 tnlck4 track5 track 6
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. snare • hl ha1 -IOW11lms
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1:[11] •=-.-.:a:l Track Sheet tADAT ~
track 9 . plano l track 10- plano R tnlck 11 • $fareo~ traete 12- drums l mlx -..... track 13- drums R tnlck 14.· track 15- le«d gultllr i .tract: 16- ba&S .
a)
11tle: Bouneln' Babies (post;})ounce)
page7
(newtape)
Track Sbeot IADAT #11
Traçk Shaet (ADAT la}
track 1 . avallable
track 9 . piano L tra dc 10. piano R
track 2 • avalfable track 3 - avaUable track 4 . !Miilable
traclì 5 • avallable track 6 • avaUable tratk 7 · • avalfabla track 8 . wellable
track 11tra.ck 12. drums L treck 13- drum!f·R track14-
track 15- laad gultar track16- ba&S
b) Fig. 15.9
Il track bouncing è una tecnica di produzione usuale, utilizzata nella registrazione multi traccia. a) Alcuni strumenti possono essere raggruppati assieme su una o più tracce. b) Il bouncing può essere usato per aumentare il numero di tracce disponibili, permettendo quindi ulteriori sovraincisioni.
canzone, regolando i livelli e il posizionamento stereofonico. Il produttore ascolta quindi questo mix e può chiedere al fonico di apportare modifiche specifiche; spesso si mettono in solo singoli strumenti o gruppi e si apportano le necessarie variazioni all'equalizzazione. Il produttore e il tecnico dl suono cominciano quindi il procedimento costruttivo di creazione del mix nella sua forma definitiva. Si possono usare compressori e limiter sui singoli strumenti, come richiesto, sia per rendere il suono più pieno o di livello adeguato, oppure per evitare la distorsione sul nastro di mixaggio, quando i segnali vengono portati allivello desiderato. A questo punto, se è a disposizione, si usa l'automazione della consolle. Dopo che il mix comincia a prendere forma, si aggiungono gli effetti per rendere più spaziosi e più vivi i suoni derivanti dal microfonaggio ravvicinato, e per fare in modo che gli strumenti si possano amalgamare al meglio. Se si non si ha l' automazione e i livelli dei fader devono essere variati durante il mix, il fonico memorizza i vari spostamenti dei fader stessi, oppure usa un pennarello per segnare i diversi livelli su un pezzo di carta messo a fianco della scala dei fader. Il tecnico del suono quindi studia quando muovere i singoli fader, da una posizione di livello fissata a un'altra (segnandosi spesso i valori di tempo per aiutarsi a seguire lo scorrere del pezzo). Se è necessario un numero maggiore di variazioni rispetto a quanto può fare l'ingegnere da solo, il produttore o l'artista stesso lo possono aiutare nel controllare alcuni fader. È meglio, comun-
------------------------!NQ,':Goli>:l.;'~·."<.il,~- - -
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CAPITOLO 15
que, se il produttore non deve occuparsi di nessun controllo e può dedicarsi completamente all'ascolto della musica piuttosto che ai meccanismi del mixaggio; il fonico ascolta il mix da un punto di vista tecnico, per scoprire eventuali suoni o rumori che non devono essere presenti nel mix; se si sono registrati dei rumori sulle tracce non in uso durante una parte della canzone, queste tracce possono essere messe in mute fino a quando è necessario. Dopo che il tecnico del suono si è abituato allo svolgimento della canzone, e ha appreso perfettamente tutte le variazioni del mixaggio, si può registrare il mix e la sfumata finale con il master fader; il fonico può anche non voler applicare la sfumata in questo momento, riservandosi di farla in seguito con il computer, dato che il computer può fare una sfumata molto più precisa e regolare di qualunque mano umana. Canzoni con variazioni di controlli molto particolari possono essere mixate in più sezioni, che vengono editate in seguito. I diversi takes di un mix devono essere messi in una lista così come sono stati registrati, e si deve tenere questa lista completa e aggiornata, annotando le varie differenze fra i takes. Quando si registra un take corretto su una macchina analogica, a volte l'ingegnere vuole incollare una striscia di nastro bianco all'inizio e alla fine di ciascun take, in modo che possano essere ritrovate facilmente. Il nastro può essere inserito sia con estrema precisione sia approssimativamente, a seconda delle fretta che il produttore ha di arrivare al mix successivo. Questa pratica si è usata sempre meno con l'avvento dei registratori DAT, dato che questi hanno un indice di ricerca interno e funzioni di temporizzazione assoluta, che la rendono non necessaria (oltre che impossibile a causa dell'utilizzo della tecnologia delle testine rotanti). I mixaggi andrebbero fatti a un livello di ascolto moderato, dato che le variazioni nella risposta in frequenza dell'orecchio a diversi livelli di pressione sonora si traducono in un mixaggio completamente diverso per livelli di ascolto diversi. Spesso si notano differenze di livello quando si usa un registratore su hard-disk per mettere in sequenza l'ordine finale. Bisogna sempre stare attenti ai dettagli dei volumi relativi; idealmente si dovrebbe mixare allo stesso livello a cui il disco verrà riascoltato dal pubblico; dato che la maggioranza delle persone ascoltano musica a un volume moderato, i livelli di monitoraggio saranno moderati fra i 70 ed i 90 dB SPL. Bisogna controllare anche la compatibilità mono del mix, per vedere se si verificano variazioni nel balance degli strumenti quando il materiale è riascoltato in formati diversi. Se le variazioni sono drastiche, il rnix originale deve essere modificato, per ottenere un accettabile mixaggio mono per il video da un mix stereo per un LP. Si dovrebbe ascoltare il mix anche su un'autoradio, per vedere come suona su un sistema che ha una risposta in frequenza limitata. Se il mix è per un singolo piuttosto che per un CD, l'intera sessione di mixaggio può essere fatta a basso volume su monitor che sono adatti per il mezzo su cui si ascolterà il pezzo (erano per esempio l'autoradio).
15.4
L'editing
Dopo che si sono completati tutti i mix per la registrazione, si può mettere assieme un mix master. Il produttore e gli artisti decidono la sequenza delle canzoni in base alloro tempo, alle tonalità, alla maniera in cui si susseguono una all'altra, e quale delle canzoni attirerà maggiormente l'attenzione dell'ascoltatore.
LE PROCEDURE DI REGISTRAZIONE IN STUDIO
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15.4.1 L'editing analogico Quando si usa un nastro analogico, il fonico edita i mix fuori delle loro bobine e li unisce assieme in sequenza sulla bobina master, e tende i due tiranti contemporaneamente (se ciò non è già stato fatto). I toni per la regolazione del li vello si trovano nella prima banda della prima bobina master. L'inizio di un mix può essere ascoltato ad alto volume; il nastro viene mosso avanti e indietro sulle testine con le mani, e la macchina viene messa nel modo stop-edit (con i meccanismi che sollevano le testine disabilitati), fino ad arrivare al punto in cui inizia il primo suono della performance. Il punto del nastro che si trova sopra il traferro della testina di riascolto viene segnato con un pennarello; se non c'è alcun rumore direttamente davanti a questo punto, è buona pratica tagliare il nastro circa un centimetro prima del segno, per evitare di tagliare parti del primo suono. Se c'è del rumore prima del primo suono, bisogna tagliare il nastro esattamente sul segno e inserire il nastro bianco. La fine della canzone deve essere monitorata a un livello di volume ancora maggiore, dato che di solito è una sfumata oppure l'ultima nota che viene tenuta a lungo e, perciò, ha un volume molto inferiore rispetto all'inizio della canzone stessa. Il nastro viene segnato e tagliato immediatamente dopo la fine dell'ultimo suono, per eliminare qualunque rumore a bassa frequenza che potrebbe essere stato registrato quando il bias della testina di registrazione è stato interrotto, e anche per eliminare il fruscio del nastro bianco. L'intervallo di tempo fra la fine di una canzone e l'inizio della successiva può essere costante oppure può variare a seconda delle relazioni fra le due canzoni consecutive. Se si diminuisce il tempo fra due brani, può sembrare che uno sia il proseguimento del precedente, se hanno lo stesso stile, oppure può creare un forte contrasto, se gli stili sono molto diversi. Se il tempo intercorrente fra due canzoni è più lungo, l'ascoltatore può distogliersi dal ritmo di un brano e prepararsi ad ascoltare qualcosa che può essere completamente di verso, senza accentuare il contrasto fra i due brani. Nell'editing analogico, la lunghezza del nastro guida serve per determinare il tempo fra due canzoni. Di solito si usa un nastro guida di carta piuttosto che uno di plastica, perché quest'ultimo può provocare piccoli scoppiettii determinati dall'elettricità statica. Si può usare il nastro bianco al posto di quello guida, ma non fornisce una divisione visibile fra le due canzoni sulla bobina, il che rende più difficile trovare una determinata canzone. Inoltre il nastro bianco produce un certo fruscio di fondo, piuttosto che il silenzio. Quando la sequenza è completata, si devono fare una o due copie di archivio, analogiche o su DAT, del master finale messo nella sequenza giusta. Le copie precauzionali vengono fatte prima che il master esca dallo studio e servono come memoria, nel caso che il master originale sia perso o danneggiato. Si possono fare copie su cassetta, suDATo su CD-ROM in copia unica per il produttore, il musicista e i dirigenti della casa discografica, per l'approvazione finale.
15.4.2 L'editing digitale Con l'avvento dei sistemi digitali di editing audio, il processo, relativamente gravoso, di messa in sequenza delle tracce musicali nel dominio analogico, usando nastro magnetico, è stato sostituito dal processo (più flessibile, veloce e facile) di editing del master finale su hard-disk. Utilizzando questo sistema, si possono registrare su hard-disk tutte le canzoni e i toni di prova iniziali, sia come un solo file continuo, sia come un certo numero di soundfile con un loro nome. La forma d'onda della canzone appare sullo
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CAPiTOLO 15
l.!; 2Sill:
afl'odrum 4guatus•.
Bandito buU
coyl çoyotes
Eagle's Gltny..
gend haidaway
Jusf gbt Msler.... sllence tablal ton es
WanderBar
Fig. 15.10 Schermata di una playlist e sourcelist, con diversi titoli di canzone e altre informazioni relative al progetto.
schermo; il punto di inizio e di fine di ciascuna canzone sono accordati finemente usando un mouse. Ciascuna canzone può essere definita con un nome di regione, che viene quindi posizionata nella finestra della playlist (elenco) base del sistema (per ulteriori informazioni si veda il cap. 6). Mettendo tutte le regioni delle singole canzoni nella finestra di playlist del sistema (fig. 15.10), il sistema riproduce ciascuna ·c anzone direttamente dall'hard-disk, basandosi sul suo ordine sequenziale nella lista. Si può inserire un silenzio fra una canzone e l' altra, registrando un soundfile di circa 15 secondi che contenga nient'altro che silenzio digitale, oppure registrando una parte di silenzio ali' inizio del soundfile. Si può dare un nome alle regioni ben definite di questa sezione (per esempio silenzio l s o silenzio 5 s), e queste regioni possono essere messe fra una canzone e l'altra. Le sfumate, i crossfades, le variazioni di volume e altre funzioni di elaborazione del segnale possono essere messe in atto in questo passaggio L'intera playlist può essere salvata su disco, per possibili futuri cambiamenti e come precauzione per eventuali rotture del sistema. Dopo che si è definitivamente stabilito l'ordine appropriato, le sfumate e il DSP. l'ultimo passo è quello di fare diverse copie del master finale messo in sequenza, su un un nastro DAT master. Se il sistema è in grado di richiamare la playlist e i dati del soundfile (sia nella loro forma originale, sia come un file speciale che potrà essere richiamato in seguito sul disco), è sempre una buona idea mettere in atto tale operazione, nel caso che il produttore, o il musicista o la casa discografica volessero apportare variazioni in seguito; questa piccola precauzione può risparmiarci molte grane e frustrazioni in futuro. La editlist verrebbe ripristinata automaticamente, assieme a tutti i dati di programma e i comandi della playlist su disco.
16 Ieri, oggi e domani
Tutti abbiamo sentito almeno una volta la frase: Quelli sì che erano bei tempi!; ma probabilmente si tratta solo di aver fatto di tutta l'erba un fascio, riferendoci ad un periodo in cui la nostra vita dava una sensazione di grande significato, di rilevanza e di divertimento. Personalmente non ho mai incontrato categorie di persone che portassero con sé quel senso di pienezza e divertimento tanto quanto ho visto negli studenti di musica e di audio engineering (davvero entusiasti) e nei professionisti. Per fortuna sono nato in quella categoria e ne ho goduto i benefici per tutta la vita. L'industria professionale della musica e dell'audio, per necessità, lavora senza posa; ma le componenti di mercato e le visioni personali li costringono a tenere d'occhio le tecnologie future- che siano esse veri nuovi sviluppi come ad esempio i progressi nella elaborazione digitale o nei dispositivi di memorizzazione ottici, oppure una riscoperta di quelli che sono vecchi di decenni, come ad esempio il ritorno delle tecnologie delle valvole oppure il riutilizzo dei design delle vecchie consolle, che hanno un suono troppo bello per buttarle via. Questo è il paradosso della tecnologia audio e della musica, che mi comporta l'obbligo di fornire una certa analisi di uomini e tecnologie che si incontrano nell'ambito dell'industria della registrazione di ieri, di oggi e di domani.
16.1
Ieri
Ho sempre guardato alla storia della musica e all ' applicazione delle tecnologie con timore reverenziale e con una certa meraviglia, che del resto non riesco a spiegare. Come molti altri che operano in questo campo, mi vengono i brividi quando vedo un vecchio microfono o un compressore valvolare, o quando leggo della consolle Redd 37 di Abbey Road (con la quale furono registrati i primi dischi dei Beatles, compreso Sergent Pepper) oppure vedo un Ampex 200 originale (il primo registratore a nastro professionale messo in commercio). E lo stesso timore reverenziale mi assale quando leggo
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Fig. 16.1
CAPITOLO 16
Mary C. Bell fotografata nella sala di duplicazione l presso la NBC (aprile 1948), mentre sta lavorando, con tre 'piatti', al montaggio di un programma di 15 minuti utilizzando più spezzoni. (Fonte: Mary C. Beli)
di alcuni personaggi che sono i miei eroi storici, come ad esempio Mary C. Bell (fig. 16.1), una delle prime donne ingegnere del suono, e John T. Mullin (fig. 16.2). John è la persona che trovò per caso due German Magnetophones alla fine della Seconda Guerra Mondiale e li portò in America; con l'aiuto di Alexander Poniatoff e Bing Crosby, John e le sue macchine ebbero un ruolo di primaria importanza per l'inizio della diffusione commerciale del nastro magnetico (fig. 16.3). Per fortuna, questo nuovo interessamento nella storia della tecnologia si è manifestato nella forma di un frenetico desiderio rivolto verso vecchie apparecchiature o verso nuovi modelli che si basano su tecnologie utilizzate decenni or sono. Avanguardia di questa infatuazione è il ritorno delle tecnologie valvolari, in particolare i nuovi microfoni a condensatore, i preamplificatori microfonici e i processori di segnale (come ad esempio gli equalizzatori, i compressori e i limiter). Al di là del fatto che i vecchi microfoni erano accuratamente realizzati e avevano una sonorità particolare, assai diversa da quella di molti microfoni simili attuali, le parti elettroniche valvolari hanno una sonorità propria molto differente dai sistemi a circuiti integrati. Per i principianti si può affermare che, quando si supera il punto di saturazione (clipping), invece di avere una forma d'onda con estremità distorte in maniera definita, una valvola di solito addolcisce tali estremità. Ciò si traduce in una distorsione dovuta agli armonici dispari (onda quadra) molto ridotta, che di solito conferisce una sonorità molto più corposa e meno irritante, spesso proprio quella ricercata dai musicisti, dai produttori o dagli ingegneri. Oltre al ritorno in voga delle valvole, sono tornati di moda anche alcuni vecchi design e tecniche di registrazione; per esempio, le tecniche di microfonaggio stereofonico non sono completamente nuove; esse furono inventate da Allen Dower Blumlein nel 1930. Le tecniche stereo MIS, che generarono il microfonaggio a quattro canali a matri-
IERI, OGGI E DOMANI
Fig. 16.2
455
John T. Mullin (sulla sinistra) mostra con orgoglio i suoi due WWII German Magnetophones vintage, che furono i primi due registratori a nastro negli Stati Uniti. (Fonte: John T. Mullin)
Fig. 16.3
Alcuni fra i primi registratori a nastro Ampex. (Fonte: Mary C. Beli)
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CAPITOLO 16
ce discreta della Ambisonic, sono sempre più usate sia negli studi sia nelle registrazioni in loco, per le applicazioni di audio per il video. I criteri di progettazione dei più importanti studi di registrazione sono ritornati verso lo stile degli anni '30, '40 e '50, con un volume acustico molto maggiore. Questo ritorno al passato è visto come una reazione contro le registrazioni acustiche troppo asciutte e smorte, che si ottengono registrando in ambienti troppo piccoli e acusticamente spenti. In breve, tutti noi traiamo beneficio dal fatto che le persone coinvolte nella produzione e registrazione musicale sappiano guardare al passato, così come al futuro, per quanto riguarda i loro ferri del mestiere. Ci è stato trasmesso un grande bagaglio di esperienza nel design e nelle sue applicazioni; sta a noi saperlo usare nel migliore dei modi.
16.2
Oggi
Alcune pietre miliari nello sviluppo tecnologico, che si possono ritrovare in quasi tutti i settori della tecnologia, sono apparse talvolta all'improvviso. Ci hanno accompagnato a partire dali' epoca delle registrazioni acustiche di Edison e Berliner, fino all'era della registrazione e del nastro elettromagnetico, per giungere alla registrazione multitraccia in studio (fig. 16.4), fino ad arrivare ai circuiti integrati (IC). Quando il loro sviluppo è stato completo, le circuiterie integrate hanno fatto cambiare drasticamente la tecnologia e le tecniche delle registrazione moderna, permettendo di progettare e realizzare facilmente le circuiterie elettroniche ad un costo minimo rispetto a quello che si sarebbe avuto un decennio o anche solo pochi anni prima. Se combiniamo questa evoluzione con i miglioramenti nelle tecnologie digitali, possiamo vedere tutti gli sviluppi delle nuove
Fig. 16.4
Little Richard all'interno del leggendario Record Plant di Los Angeles (Sala A), nel corso della registrazione di /t's a matter of time per il film Down and Out Beverly Hills, della Walt Disney. (Fonte: Record Plant Studio, foto di Neil Ricklen)
IERI , OGGI E DOMANI
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tecnologie che hanno generato le nuove industrie e i sistemi di produzione musicale attuali. Utilizzando contemporaneamente consolle di produzione molto efficienti, ma di costo limitato e registratori multitraccia modulari, Je workstation digitali con hard-disk, i campionatori e i sintetizzatori MIDT e altri strumenti elettronici, software musicale e processori di segnale digitali (e tutto ciò solo per i principianti), si arriva alla realizzazione di uno studio di progetto in casa, nel proprio appartamento o luogo di lavoro (attualmente sto scrivendo questo lavoro in una casa fatta di tronchi d'albero!). Lo studio di progetto è stato reso possibile anche dali· avvento di nuovi generi musicali (la technodance, l'ambiente altri ancora) . Questo tipo di struttura permette ai produttori e ai musicisti di registrare e produrre i propri progetti a casa e poi portare i master in uno studio in cui possano essere mixati professionalmente. Un concetto gi à pensato da Peter Gotcher (presidente della Digidesign) è quello dello studio in una scatola (fig. 16.5 ). La sua idea, che ha dato avvio ad una compagnia denominata Fortune 500. era quello di costruire un sistema che fornisse le potenzialità dell'audio professionale su hard-di sk a un costo contenuto, sostenibile da molte persone (specialmente se lo si confronta con un costo di partenza precedente che si aggirava sui 150+200 milioni di lire). Il suo obiettivo era quello di creare un sistema integrato che amalgamasse molte delle sfaccettature presenti nella produzione audio e audio per il video, tramite l'uso di PC. Anni dopo questa concezione sta trasformando la natura propria con cui la produzione audio viene affrontata. Attualmente un altro fattore di evoluzione è il CD-ROM; i sistemi con CD-
Fig. 16.5
Attrezzature ProStation inserite in una struttura di concezione studio in una scatola di Peter Gotcher, vale a dire la workstation digitale. (Fonte: Omnirax)
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CAPITOLO 16
ROM possono essere affiancati con facilità, e notevole affidabilità, ad un personal computer per poter interagire con grafica, audio e testi. Il suo sviluppo ha generato una nuova industria che continua ad accrescersi e maturare. Uno dei molti avvenimenti che hanno contribuito a far cambiare e plasmare l'industria audio è lo sviluppo e la sempre maggiore distribuzione di conoscenze. Grazie all'esistenza di libri, di pubblicazioni commerciali, di programmi universitari di alta qualità, di negozi e all'avvento di Internet, un'ampia base informativa che riguarda la commercializzazione è ora a disposizione e può essere compresa da un numero di professionisti, o di persone che aspirano a diventare tali, maggiore rispetto al passato. Queste risorse forniscono spesso un fondamento solido per una pratica sul campo e una esperienza generale. Vi esorto a gettarvi a capofitto e a leggere, leggere, leggere; le maggiori conoscenze acquisite valgono lo sforzo profuso ed il tempo impiegato. L'appendice di questo libro comprende anche un elenco di libri, di pubblicazioni e di risorse educazionali che possono aiutarvi nei vostri inizi.
16.3
Domani
In linea di massima, il domani seguirà il suo corso. In ogni modo, se mi è consentito guardare nella mia sfera di cristallo (non mi soffermerò sui dettagli), ci sono alcuni punti che voglio affrontare. Nel campo del digitale ci sono migliaia di nuovi aspetti che ci possono affascinare; ho notato che il compito della tecnologia è stato ormai definito: da ora in poi possiamo aspettarci qualcosa di più, di meglio e di più grande, piuttosto che le grandi scoperte a cui abbiamo assistito negli anni '80 e nei primi anni '90. Un aspetto tecnologico che mi appassiona in modo particolare: il CD ad alta densità (HD-CD). La funzione principale di questo supporto, oltre a quella di avere semplicemente più memoria, è di consentire un maggiore scambio di dati, in modo da disporre su CD di un video ad alta definizione, a pieno schermo e a movimenti completi. Pensiamo alle implicazioni: i negozi di video avranno più spazio a disposizione sugli scaffali, i costi di produzione scenderanno (ovviamente, può darsi che non saranno scaricati su di noi), e ci saranno due lettori CD video in tutte le case. Qual è quindi il grande obiettivo? Laddove ci sono lettori CD, non passerà molto che ci saranno anche registratori CD. Una volta che l'industria si sarà occupata dei codici di copiatura, tutti noi avremo registratori ottici di alta
Fig. 16.6
Il futuro supporto di immagazzinamento per la registrazione. Realtà o finzione?
IERI, OGGI E DOMANI
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qualità nei nostri computer, o li potremo utilizzare come supporti di masterizzazione audio (posso già vedere i DAT che arrugginiscono). Nessuno sa ciò che accadrà veramente, ma è uno scenario interessante su cui riflettere. E, per finire, le autostrade dell'informazione. Attualmente mi sembrano sentieri sporchi; non voglio avventurarmi in nessun pronostico, a parte il fatto che non pagherò mai per scaricare un progetto video o audio, a meno che non possa manipolare il prodotto con le mie mani. Ma può succedere che decida di scaricarlo nel registratore CD video come file protetto permanentemente. Comunque anche l'invio di fax video sulla Rete o la possibilità di scaricare delle tracce di musica dai miei collaboratori a Toronto o a Nashville sarà molto utile. Staremo a vedere!
Appendice Per saperne di più
Le industrie della registrazione e della comunicazione pongono sempre più l'accento sul ruolo della tecnologia; ne consegue che l'insegnamento ha un'importanza fondamentale nel dare gli strumenti tecnici basilari per affrontare il mondo del lavoro. L'insegnamento può essere portato avanti in molte forme, che vanno dal modello scolastico tradizionale fino alla lettura di periodici specializzati, per tenersi aggiornati sugli orientamenti dell'industria. Personalmente penso che leggere sia il modo migliore per tenersi informati su questo mondo che cambia in continuazione e a grande velocità: a lungo andare il vostro impegno sarà ripagato. Il materiale seguente è quello più adatto a chiunque voglia migliorare le proprie conoscenze sulla registrazione musicale.
Libri Molte di queste pubblicazioni possono essere richieste a The Mix Bookshelf Catalog, 6400 Hollis Street, Suite #12, Emeryville, CA 94608, USA, (800) 233-9604 o (415) 653-3307. Vi spingo a contattarli il più presto possibile: questo catalogo è il più completo per quel che riguarda libri e altre pubblicazioni sull'industria musicale. Anderton, Craig. Home Recording for Musicians, New York, USA: GPl Publications, Music Sales Corporation, 1978. Anderton, Craig. M!Dlfor Musicians, New York, USA: GPl Publications, Music Sales Corporation, 1986. Balou, Glen, ed. Handbookfor Sound Engineers: The New Audio Encyclopedia, 2nd ed. Indianapolis, USA: Howard W. Sams & Company, 1991. Bartlett, Bruce. Practical Recording Techniques. Indianapolis, USA: Howard W. Sams & Company, 1992.
PER SAPERNE DI PIÙ
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Borwick, John. Sound Recording Practice. 3rd ed. London, UK: Oxford University Press, 1988. Davis, Don and Caro1yn. Sound System, Engineering. 2nd ed. Indianapolis, USA: Howard W. Sams & Company, 1987. Eargle, John. Sound Recording. 2nd ed. New York, USA: Van Nostrand Reinhold Company, 1986. Galluccio, Greg. Project Studio Blueprint. Indianapolis, USA: Howard W. Sams & Company, 1992. Giddings, Phillip. Audio Systems: Design and Installation. Indianapolis, USA: Howard W. Sams &Company, 1990. Huber, David. Audio Production Techniques far Video. Boston/London, UKIUSA: Focal Press, 1987. Huber, David. Hard Disk Recording far Musicians. New York, USA: Music Sales Corporation, 1995. Huber, David. Microphone Manual: Design and Application. Boston/London, UKIUSA: Focal Press, 1988. Huber, David. M/DI Manual. Indianapolis, USA: Howard W. Sams & Company, 1991. Martin, George. ALI You Need Is Ears. New York, USA: St. Martin's Press, 1979. Molenda, Michael. Making the Ultimate Demo. Emeryville, CA, USA: Mix Books, 1993. Petersen, George. Modular Digitai Multitracks: The Power User's Guide. Emeryville, CA, USA: Mix Books, 1994. Pohlmann, Ken. Principles of Digitai Audio. 2nd ed. Indianapolis, USA: Howard W. Sams & company, 1989. Rappaport, Diane Sward. How to Make and Sell Your Own Record. Englewood Cliffs, NJ, USA: Prentice Hall, 1992. Woram, John. Recording Studio Technology. Indianapolis, USA: Howard W. Sams & Company, 1989.
Riviste Backstage, Gruppo editoriale Jackson, Via XXV Aprile 39, 20091 Bresso (MI), Tel: 02/665261, Fax: 02/66526222. Cubase Magazine, Edizioni Milano Publishing, Via Marconi 28, 20091 Bresso (MI), Tel: 02/66502365, Fax: 02/66502742, E-mail:
[email protected] db, 203 Commack Road, Suite 1010, Commack, NY 11725, USA. Electronic Musician, 6400 Hollis Street, Suite 12, Emeryville, CA 94608, USA; (800) 233-9604 o (510) 653-3307 (fuori della California); fax (510) 653-5142. EQ Magazine, 2 Park Avenue, Suite 1820, New York, NY 10016, USA; (212) 213-3444; fax (212) 213-3484.
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APPENDICE
Fare Musica, Edilscreen, Via Calderini 68, 00196 Roma, Tel: 06/3220195-3220212, Fax: 06/3232458 Keyboard, 411 Borel Avenue, San Mateo, CA 94402, USA; (415) 358-9500; fax (415) 358-9527. Mix Magazine, 6400 Hollis Street, Suite 12, Emeryville, CA 94608, USA; (800) 2339604 o (510) 653-3307 (fuori della California); fax (510) 653-5142. Post (Audio and Video Postproduction), 25 Willowdale Avenue, Port Washington, NY 11050, USA. Pro Sound News, 2 Park Avenue, Suite 1820, New York, NY 10016; (212) 213-3444; fax (212) 213-3484. Pro Sound News (European Edition), Spotlight Publications Ltd., 8th floor, Ludgate House, 245 Blackfriars Road, London SEI 9UR, England, UK; 071-620-3636; fax 071-401-8036. Sound & Lite, Via Redipuglia 43, 61011 Gabicce Mare (PS), Tel: 0541/967637, Fax: 05411954074, E-mail:
[email protected] Strumenti musicali, Gruppo editoriale Jackson, Via XXV Aprile, 39, 20091 Bresso (MI), Tel: 02/665261, Fax: 02/66526222, Internet: www.strumentimusicali.jackson.it, e-mail:
[email protected] Studio Sound, Spotlight Publications Ltd., 8th Floor, Ludgate House, 245 Blackfruiars Road, London SEI 9UR, England, UK; 071-620-3636; fax 071-401-8036. In the US: Studio Sound Magazine, 2 ParkAvenue, 18th Floor, New Yoprk, NY 10016, USA.
Organizzazioni Hearing Education and Awareness for Rockers (HEAR) P.O. BOX 460847, San Francisco, CA 94146, USA; (415) 441-9081; fax (415) 4767113; TTY (415) 476-7600. Intemational MIDI Association 5316 West 57th Street, Los Angeles, CA 90056, USA; (213)-649-MIDI. National Association for Music Therapy, Inc. 8455 Colesville Road, Suite 930, Silver Springs, MD 20910, USA; (301) 589-3300; fax (301) 589-5175. National Academy of Recording Arts & Sciences, Inc. (NARAS) 3402 Pico Boulevard, Santa Monica, CA 90405, USA; (310) 392-3777; fax (310) 3922778. Recording Industry Environmental Task Force University of Massachusetts Lowell, Center for Recording Arts, Technology, and Industry; College of Fine Arts, One University Avenue, Lowell Massachusetts 01854, USA. Segnaliamo inoltre la sede italiana della più importante organizzazione: AES (Audio Engineering Society) P.zza Cantore 45, 20123 Milano
PER SAPERNE DI PIÙ
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Scuole per tecnici del suono Nella terza edizione di Modern Recording Techniques ho incluso un elenco di molte delle migliori scuole, università e laboratori per la registrazione musicale. Negli ultimi anni questo elenco è diventato troppo lungo per poterlo riportare in questa sede; esso stesso, da solo, potrebbe costituire un libro. Le seguenti fonti possono essere d'aiuto per entrare in contatto con scuole e laboratori importanti nell'industria della registrazione musicale. • Ogni anno, il numero di luglio di Mix Magazine riporta un esauriente elenco di scuole e università degli USA e di tutto il mondo. • Potete trovare una lista completa nel libro New Ears Productions: A Guide to Education in the Audio and Recording Sciences, 2nd ed. Syracuse, NY, USA: New Ears Productions, 1992. In Italia: SAE Italia Srl (filiale italiana del SAE Technology College) Via Morimondo 19/21 20143 Milano Tel. 02-89120540 fax. 02 -89121089 E-mail:
[email protected] Web site:www.sae.edu
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Glossario
Assorbimento (Absorption): dissipazione dell'energia sonora su una superficie, con trasformazione dell'energia stessa in calore. L'assorbimento dell'energia acustica è l'inverso della riflessione. Ogni qual volta un suono colpisce una superficie, l'ammontare dell'energia acustica assorbita (spesso sotto forma di dispersione fisica in calore), rispetto ali' ammontare di energia riflessa, può essere espresso come un semplice rapporto, detto coefficiente di assorbimento. AES/EBU (Audio Engineering Society/European Broadcast Union). È un protocollo di trasmissione dati professionale, che consente la trasmissione di due canali di dati audio digitali, sottoposti a interleaving, attraverso un cavo XLR a due conduttori (per esempio, un cavo microfonico standard). Allineamento (Alignment): taratura delle testine e delle circuiterie elettroniche di un registratore analogico a nastro, per standardizzare la risposta in frequenza in registrazione e in riascolto, e i livelli del segnale rispetto agli standard industriali, per ragioni di compatibilità. Ampiezza (Amplitude): distanza fra gli estremi superiore e inferiore di una forma d'onda, rispetto alla linea centrale di riferimento. Maggiore è la distanza o lo spostamento dalla linea centrale, più intensa è la variazione di pressione sonora del segnale elettrico o lo spostamento fisico all'interno di un mezzo di trasmissione. Amplificatore operazionale (Operational Amplifier, Op Amp): amplificatore a guadagno fisso e ampia banda, con alta impedenza in ingresso e bassa impedenza in uscita. Queste caratteristiche permettono di usarlo come parte fondamentale in una vasta gamma di applicazioni audio e video. Amplificazione (Amplification): processo mediante il quale un dispositivo eleva il livello di un segnale, in base ad uno specifico rapporto ingresso/uscita.
GLOSSARIO
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Anello di massa (Ground loop): condizione che si verifica a causa di una non corretta messa a terra di più dispositivi collegati assieme, per cui si ha una differenza di potenziale fra un percorso del segnale e un altro, il che si traduce in un rumore di fondo a 60Hz (in America) o 50 Hz (in Europa). Ascolto pre-fader: vedi Solo. Assistente (Assistant engineer): di solito, la persona responsabile del posizionamento dei microfoni e delle cuffie, delle operazioni sul registratore a nastro, dei problemi che si verificano durante le sessioni di registrazione e, in certi casi, della preparazione di mixaggi "di massima" per il tecnico del suono. Spesso gli studi preparano i futuri fonici facendoli lavorare come assistenti. Attacco (Attack): transiente iniziale, o prima parte, dell'in viluppo di un segnale. Inizio di una nota. Attenuazione (Attenuation): riduzione del livello di un segnale. Autolocator: funzione che permette di memorizzare specifici "indirizzi" sul nastro e di richiamarli dalla memoria. Gli autolocator portano quindi il nastro nella posizione indicata dali' operatore. Banco (Board): termine americano per consolle (vedi anche Consolle di registrazione). Bass trap (Trappola per le basse frequenze): viene utilizzata per ridurre l'enfatizzazione delle basse, per una frequenza specifica, in una stanza. Questi dispositivi di attenuazione sono disponibili in molti tipi diversi, per esempio le trappole "a quarto di lunghezza d'onda", le trappole a zona di pressione, le trappole funzionali e i risuonatori di Herlmholtz. Bias: segnale appartenente alla gamma degli ultrasuoni mescolato con il segnale in ingresso sulla testina di registrazione del registratore analogico a nastro, per ridurre la distorsione (detto anche corrente di premagnetizzazione). Bilanciamento (Balance): livelli relativi dei vari strumenti all'interno di un mixaggio. Bouncing tracks: metodo di solito usato per mixare una intera performance su una traccia, su una coppia di tracce stereo o su più tracce. Ciò rende il mixaggio finale più facile, raggruppando gli strumenti assieme su una o più tracce. Serve anche per liberare alcune tracce necessarie sul nastro, spostando un gruppo di strumenti su una o più coppie di tracce stereo, permettendo quindi ulteriori sovraincisioni sulle tracce appena liberate. Bus: percorso di segnale comune che indirizza un segnale, all'interno della consolle o di una rete connessa, di una o più sorgenti verso una o più destinazioni. Campionamento (Sampling) : procedimento mediante il quale si prendono campioni periodici della forma d'onda di un segnale e si convertono questi livelli di segnale campionato in una serie di parole binarie, che possono essere elaborate o memorizzate per una successiva riproduzione. Campionatore (Sampler): dispositivo in grado di registrare, di trasporre musicalmente, di elaborare e di riprodurre segmenti di audio digitalizzato, prendendoli da una RAM o registrandoli in essa.
466
GLOSSARIO
CD ROM (Compact Disc- Read- Only Memory). Compact disc con memoria di sola lettura. Disco in grado di contenere (attualmente) 680MB di dati, di qualunque tipo purché in forma binaria, compresi disegni, audio digitale, MIDI, testi e dati grezzi. A differenza del CD audio, il CD ROM non è collegato a nessun formato di dati specifico; il costruttore o il programmatore può specificare ciò che è contenuto nel disco.
Ciclo (Cycle): periodo temporale in cui un segnale acustico o elettrico compie una escursione completa dell'onda, che viene disegnata sull'asse 360° di un cerchio.
Compressione/espansione (Compansion): processo mediante il quale un segnale in arrivo viene compresso prima di essere registrato su nastro; quindi, in fase di riproduzione, il segnale viene espanso in modo da riportarlo al suo range dinamico originario, con una conseguente riduzione del rumore di fondo del nastro. Compressore (Compressor): può essere definito come un fader automatico. Quando il segnale in ingresso supera un livello prefissato, detto threshold (soglia), il gain viene ridotto dal compressore e il segnale viene attenuato.
Control room, regia: in uno studio di registrazione, questa stanza è usata per diversi scopi: è isolata acusticamente dai suoni che provengono dallo studio e dalle stanze adiacenti, viene trattata acusticamente per essere un ambiente di ascolto critico ottimale, usando monitor posizionati e bilanciati in modo appropriato; contiene la maggior parte delle attrezzature di controllo, di registrazione e di effettistica dello studio stesso.
Consolle analogica a controllo digitale (Digitally contro/led analog consolle): consolle che gestisce ed elabora il segnale in forma analogica, mentre il controllo su tutti i parametri della consolle viene effettuato nel dominio digitale. Nella maggior parte dei casi la superficie di controllo del banco (contenente tutti i potenziometri, fader, interruttori e così via), invierà le variazioni sui parametri in forma digitale.
Consolle digitale (Digitai consolle): consolle in cui un segnale analogico in ingresso viene convertito direttamente in forma digitale (o viene inserito nella catena della consolle già sotto forma di dati digitali) e viene gestito ed elaborato interamente nel dominio digitale.
Consolle di registrazione (Recording consolle): macchina che permette al fonico di controllare c di mixare la maggior parte dei segnali (se non tutti) in ingresso e in uscita dei dispositi\i che si trovano in uno studio di registrazione. La funzione basilare di una consolle è quella di permettere qualsiasi combinazione di mixaggio (controllo delle ampiezze re lati ve e del bilanciamento dei segnali fra i diversi canali), posizionamento spaziale (destra/sinistra e. se possibile, di fronte o di dietro), indirizzamento (possibilità di inviare un qualunque segnale dalla sua sorgente a una destinazione), e possibilità di ascolto dei numerosi segnali audio, di ingresso e di uscita, che si incontrano solitamente in una struttura di produzione audio. La consolle di registrazione può essere pensata come la tavolozza di colori a disposizione del tecnico del suono e del produttore. Contenuto armonico (Harmonic content): fattore che permette di distinguere i diversi strumenti fra di loro. Descrive la presenza di numerose e differenti frequenze all'interno di un'onda sonora complessa, in aggiunta alla sua nota fondamentale. Le frequenze presenti in un suono, che non siano la fondamentale, sono dette parziali; i parziali con frequenza superiore alla fondamentale sono detti parziali superiori o ipertoni. Gli ipertoni
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hanno un ruolo importante nella determinazione delle caratteristiche sonore di uno strumento. Gli armonici sono i multipli interi della frequenza fondamentale. Controllo dell'intonazione (Pitch control): funzione che varia la velocità di scorrimento del transport del nastro, oppure la frequenza di campionamento di un dispositivo digitale, variando così l'intonazione del segnale riprodotto. Convertitore analogico/digitale (A/D) (Analog to digitai converter): dispositivo che converte un segnale dalla forma analogica a quella digitale. Convertitore digitale/analogico (D/A) (Digitai to analog converter): dispositivo che converte il segnale dalla forma digitale in quella analogica. Convertitore SMPTE/MIDI (SMPTE to M/DI converter): viene usato per leggere il codice temporale SMPTE e convertirlo in uno dei protocolli di sincronizzazione basati sul MIDI, come il MIDI time code, il Direct Time Lock o i song position pointer. Copia di sicurezza (Safety copy): copia analogica o digitale, di alta qualità, di un nastro master definitivo di una produzione audio. Le copie di sicurezza devono essere conservate in condizioni di temperatura e umidità moderate. Curve di Fletcher e Munson (Fletcher/Munson curve): insieme di curve che rappresenta la sensibilità umana rispetto alle frequenze, per diversi livelli di pressione sonora. DAT (Digitai Audio Tape): registratore audio digitale PCM dedicato, di dimensioni ridotte, che unisce la tecnologia a testina rotante con il campionamento PCM digitale, per creare un registratore professionale con ampia gamma dinamica, bassa distorsione e wow e flutter talmente bassi da non essere misurabili. Decibel (dB): unità di misura audio del livello di pressione sonora (SPL), del livello di segnale e delle variazioni o differenze di livello di segnale. Il decibel è una funzione matematica logaritmica, che riduce grandi valori numerici in una scala più piccola e più facilmente gestibile. Il decibel è pari a 10 volte il logaritmo del rapporto di due valori di potenza, oppure 20 volte il logaritmo del rapporto di due tensioni. dBm: decibel riferito a l milliwatt; dBu o dBv: decibel riferito a 0,775 volt (di solito dBu); dBV: decibel riferito a l volt. De-esser: compressore che agisce solo su un determinato gruppo di frequenze, utilizzato per ridurre le sibilanze eccessive (suoni come sss, sh e eh). Diagramma polare (Polar pattern): grafico polare della sensibilità di un microfono per tutti gli angoli di incidenza del suono, rispetto alla sensibilità del microfono stesso in asse.
D.l. box: dispositivo che converte segnali ad alta impedenza e ad alto livello in segnali di livello microfonico, a bassa impedenza, per il loro inserimento diretto negli ingressi microfonici di una consolle. Diffrazione del suono (Dif.fraction of sound): termine che indica la capacità intrinseca delle onde sonore di curvarsi attorno alle barriere acustiche o di attraversare un foro in una barriera. Esse si curvano attorno a un oggetto in modo tale da ricostruire perfettamente la forma d'onda originaria, sia per la sua ampiezza, sia per la sua frequenza.
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Dither: metodo usato in campo digitale per migliorare il rapporto segnale/errore e per ridurre la distorsione, che si basa sull'aggiunta di piccole quantità di rumore bianco inferiori al bit meno significativo (vale a dire inferiori a un singolo intervallo di quantizzazione). DSP (Digita[ Signa[ Processing): elaborazione che si effettua su un segnale nel dominio digitale, in modo da seguire le elementari regole di calcolo binario, basandosi su un algoritmo di programma specifico. Questo algoritmo viene usato per variare, in maniera prevedibile, i valori numerici di un segnale audio campionato.
Duplicazione ad alta velocità in bin-loop (Bin-loop high speed duplication): è la duplicazione ad alta velocità, mediante un processo in cui la duplicazione stessa avviene senza che il nastro duplicato sia posizionato all'interno del telaio della cassetta. Il nastro viene registrato su una macchina a bobine (reel-to-reel), che consente una qualità più elevata e una migliore gestibilità del nastro alle alte velocità. Editing di sequenze (Sequence editing): procedimento mediante il quale si dispongono più brani in un ordine definitivo (sia nel dominio digitale sia in quello analogico). Il risultato finale di questo processo è un progetto completo pronto per la masterizzazione in un prodotto finito e vendibile. Editing distruttivo (Destructive editing): si ha quando i dati audio registrati su un hard -disk vengono alterati e riscritti su disco, in modo che non possano più essere riportati nella loro forma originaria. Editing non distruttivo (Nondestructive editing): procedimento di editing del soundfile presente su hard-disk, senza alterare in nessun modo i dati audio digitali originali registrati su disco. EDL (Edit Decision List): elenco sequenziale di editing che contiene un codice SMPTE permanente e le relative informazioni di editing. Effettistica (Outboard equipment): dispositivi di elaborazione del segnale e altri apparecchi esterni alla consolle. Effetto copia (Print-through): trasferimento di segnale registrato da uno strato di nastro magnetico a uno adiacente, causato da induzione magnetica; dà origine a falsi segnali in riascolto (un pre-eco o un post-eco). Effetto prossimità (Proximity effect): incremento alle basse frequenze, che si verifica per alcuni microfoni direzionali e a distanze molto ravvicinate. Effetto ping-pong: vedi Bouncing tracks. Equalizzatore (Equalizer): amplificatore dipendente dalla frequenza, che permette al tecnico del suono, in registrazione o in mixaggio, di controllare le ampiezze relative delle diverse frequenze nello spettro udibile. In altre parole, gli equalizzatori permettono di esercitare un controllo dei toni sul contenuto armonico o sul timbro di un suono registrato. Expander: dispositivo che incrementa la gamma dinamica di un segnale. Fader: dispositivo per l'attenuazione lineare o per il controllo lineare del volume. Fader motorizzato (Servo-driven fader): attenuatore resistivo che viene mosso automa-
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ticamente perché interfacciato a un servo motore. Durante il riascolto di un mixaggio automatizzato, i fader si muoveranno da soli, seguendo le operazioni richieste dal mixaggio stesso.
Fase (Phase): grado di progressione nel ciclo di un'onda; un ciclo completo è pari a 360°. Le forme d'onda possono essere sommate fra di loro sommando le ampiezze dei loro segnali in ciascun istante. Un ciclo può iniziare in un qualunque punto della forma d'onda, ed è quindi possibile che due forme d'onda uguali in valore massimo e in frequenza, abbiano però ampiezze istantanee diverse. Queste due onde si dicono fuori fase l'una rispetto all'altra. La fase si misura in gradi di ciclo (suddiviso in 360°) e si traduce in una variazione udibile sia nell'ampiezza che nella risposta in frequenza del segnale combinato. Feedback (Rientro): ritorno del segnale emesso da un altoparlante nel microfono il cui segnale è inviato a quello stesso altoparlante. Un rientro eccessivo si traduce in una crescita di volume fastidiosa e di notevole intensità a determinate frequenze (howlround) . Filtro anti-pop (Pop filter): schermo di gommapiuma o di filo di tessuto, posizionato fra il microfono e lo strumento o il cantante, per ridurre la ripresa degli spostamenti d'aria provocati dal vento o dal respiro. Filtro a picco (Peaking filter): dispositivo usato per creare una curva di equalizzazione, con forma di campana o di picco, che può essere sia incrementata che attenuata per una frequenza centrale selezionata. Filtro shelving (Shelving filter): dispositivo che consente incremento o attenuazione nella risposta in frequenza fino al raggiungimento di un certo livello e il mantenimento di tale livello fino alla fine dello spettro audio. Flanging: procedimento mediante il quale un segnale ritardato è combinato con lo stesso segnale non ritardato. Il ritardo applicato viene variato per creare cambiamenti continui nel timbro. Detto anche effetto "filtro a pettine" (comb filter). Forma d'onda (Waveform): grafico della pressione sonora di un segnale o del livello di tensione, rispetto al tempo. La forma d'onda di un tono puro è un'onda sinusoidale. Flutter: variazione veloce e periodica della velocità di scorrimento del nastro. Frequenza (Frequency): velocità con la quale un generatore di suoni, un segnale elettrico o una massa vibrante ripetono un ciclo di ampiezza variabile da valori positivi a valori negativi. Il numero di cicli per secondo è misurato in hertz (Hz); nella maggior parte dei casi, l'estensione di frequenze percepite dall'uomo va da 20Hz a 18.000 Hz. Fonico (tecnico del suono) (Sound engineer): figura professionale che deve, attraverso il processo della registrazione, mettere in evidenza la sensibilità degli artisti e le concezioni dei produttori. Questo lavoro può essere considerato una forma d'arte, dato che sia la musica che la sua registrazione hanno carattere soggettivo e si affidano alle conoscenze e all'esperienza delle persone coinvolte. Fruscio (Hiss): rumore ad ampia banda di un amplificatore o di un nastro. Gabbia elastica (Shock mount): sistema di sospensione che isola un microfono dai rumori trasmessi attraverso il pavimento e l'asta. Una gabbia elastica interna al microfono riduce i rumori derivanti dal fatto che il microfono stesso viene maneggiato.
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Gain (Guadagno): ammontare dell'amplificazione, in decibel. Gate: dispositivo che attenua totalmente un segnale che si trova al di sotto di una soglia prefissata (threshold). Viene spesso usato per ridurre i segnali o i rumori non desiderati. Generatore di black burst (Black burst generator): dispositivo che produce un riferimento temporale estremamente stabile. La funzione di questo segnale è quella di sincronizzare con precisione i frame video e gli indirizzi di time code, ricevuti o trasmessi da ciascun dispositivo legato al video, collegato all'interno di una struttura di produzione, a una determinata frequenza di dock. Questo procedimento assicura che i frame video e la parte iniziale dell'indirizzo di time code si verifichino allo stesso tempo. Hertz: unità di misura della frequenza (cicli al secondo). Impedenza (Impedance): opposizione di un circuito al flusso di corrente alternata. Interfaccia MIDI (M/DI inteiface): dispositivo hardware digitale utilizzato per tradurre i dati di messaggi seriali MIDI in una struttura che possa essere compresa da e trasmessa al sistema operativo interno di un personal computer. Jitter: errore di tipo temporale causato da ritardi di tempo variabili nel percorso di un circuito audio digitale. Limiter: dispositivo utilizzato per evitare che i picchi di segnale oltrepassino un certo livello, in modo da evitare distorsione del segnale di un amplificatore, di un segnale registrato su nastro o su disco, del segnale trasmesso via radio e così via. Linea bilanciata (Balanced fine): cavo che ha due conduttori e un collegamento a massa, spesso avvolto in una protezione. Rispetto alla massa, i due conduttori hanno uguale potenziale ma opposta polarità; queste linee vengono usate in sistemi professionali per ridurre o eliminare i rumori o le interferenze indotte da sorgenti elettromagnetiche esterne. Linea sbilanciata (Unbalanced fine): cavo che ha solo un conduttore e la terra. Il segnale è trasportato dal conduttore e dalla terra. Livello di linea (Line leve!): livello di segnale riferito sia a +4 dBm (in ambito professionale) sia a -l O dBV (semiprofessionale/domestico). Tutti i dispositivi che non siano microfoni, casse o uscite di amplificatori di potenza operano a questi livelli. Lunghezza d'onda (Wavelength): distanza, in un mezzo di trasmissione, fra due punti corrispondenti di cicli successivi di una forma d'onda. Mandate ausiliarie (Auxiliary sends): forniscono l'insieme delle mandate di una consolle agli effetti o alle cuffie. Queste sezioni (su un singolo modulo di ingresso di un canale se ne possono trovare fino a 8) vengono utilizzate per creare submix separati e indipendenti di un certo numero o di tutti i segnali in ingresso, indirizzandoli a un'uscita mono o stereo. Mandate cuffie (Cue send): mandate ausiliarie utilizzate per inviare un particolare mixaggio in cuffia ai musicisti, solitamente diverso da quello che si ascolta nella control room. Mandate effetti (Effects send): mandate ausiliarie usate per inviare il segnale agli effetti.
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Mascheramento (Masking): fenomeno a causa del quale suoni ad alto volume impediscono all'orecchio umano di sentire suoni a volume inferiore. L' effetto mascheramento maggiore si verifica quando la frequenza del suono e la frequenza del rumore mascherante sono quasi uguali fra di loro.
Masterizzazione (Mastering): elaborazione e trasferimento di un nastro master, i cui brani sono nella sequenza definitiva, su un dato supporto affinché sia duplicato.
Messaggi di sistema esclusivo (Sys-Ex) (Sys-Ex messages): tipo di messaggio che permette a costruttori, programmatori e progettisti di apparecchiature MIDI, di trasmettere informazioni specifiche, fra dispositivi MIDI. Tali messaggi comunicano dati specifici, di qualsivoglia lunghezza, relativi a un dispositivo.
Microfono a bobina mobile (Moving coil microphone): microfono che di solito ha un diaframma in Mylar di 0,35 millimetri di spessore all'incirca, a cui è collegata una bobina di filo di rame, sospesa con precisione all'interno di un campo magnetico di grande intensità. Quando un' onda di pressione sonora raggiunge la superficie esposta del diaframma, la relativa bobina è mossa proporzionalmente all'ampiezza e alla frequenza dell'onda e di conseguenza la bobina taglia le linee di flusso del campo magnetico, fornito da un magnete permanente. In questo modo si genera alle due estremità della bobina un analogo segnale elettrico (di grandezza e direzione specifiche). Microfono a condensatore (Condenser microphone): microfono che opera su un principio elettrostatico, invece che su quello elettromagnetico, utilizzato nei microfoni a nastro e dinamici. La capsula del microfono è formata da due lamine molto sottili, dette armature, una mobile e l'altra fissa. Quando la distanza fra queste due armature diminuisce, aumenta la capacità del condensatore; all'aumentare della distanza diminuisce la capacità. Il microfono si comporta in base all'equazione: Q=CV in cui Q è la carica, in coulomb C è la capacità, in farad V è la tensione, in volt Se la carica Q è costante e la pressione sonora muove il diaframma, facendo variare la capacità C, la tensione V che si ha sulle due armature varia in maniera direttamente proporzionale rispetto al segnale acustico.
Microfono bidirezionale (figura a otto) (Bidirectional, figure of eight microphone): microfono sensibile ai suoni provenienti in asse (frontalmente) e 180° fuori asse (posteriormente), con punti di ripresa nulla (o massima reiezione) a entrambi i lati.
Microfono cardioide (Cardioid microphone): microfono con diagramma polare molto comune, che attenua i segnali provenienti da 180° fuori asse e che dà una piena ripresa di quelli che arrivano frontalmente in asse.
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Microfono a condensatore a elettrete (Electret condenser microphone): microfono a condensatore la cui carica di polarizzazione è immagazzinata permanentemente nel diaframma o nella lamina posteriore (backplate). Data la presenza di questa carica elettrostatica, non è necessaria alcuna alimentazione esterna per caricare il diaframma o la backplate.
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Microfono a nastro (Ribbon microphone): microfono che utilizza un diaframma molto sottile, costituito da un nastro di alluminio sospeso in un campo magnetico di grande intensità. Le variazioni di pressione sonora fanno muovere il diaframma metallico a seconda della velocità delle particelle d'aria, e il nastro attraversa le linee di flusso del campo magnetico. Ciò induce una corrente nel nastro stesso, di ampiezza e frequenza proporzionali alla forma d'onda. Microfono dinamico (Dynamic microphone): microfono che si basa sull'induzione elettromagnetica per generare un segnale in uscita. Quando una bobina di filo elettrico interrompe le linee di flusso del campo magnetico, si genera una corrente di una data ampiezza e direzione all'interno di tale bobina o nastro. Microfono omnidirezionale (Omnidirectional microphone): microfono che riproduce ad un livello uguale o simile i segnali percepiti da qualunque angolazione di incidenza. MIDI (Musical Instruments Digitai lnterface): protocollo di comunicazione digitale e specifiche di compatibilità fra hardware che permettono a più strumenti elettronici, a controller ·:li esecuzione, a computer e ad altri dispositivi collegati, di comunicare l'uno con l'altro all'interno di una rete di connessione. MIDI standard di trasferimento di campioni (Sample dump standard, SDS): protocollo sviluppato e ratificato dalla MIDI Manufacturers Association, che permette la trasmissione di audio digitale campionato e altre informazioni relative al looping, da un dispositivo di campionamento a un altro. MIDI time code (MTC): mezzo economico e facilmente implementabile per tradurre, in flusso di messaggi MIDI, il codice SMPTE all'interno di una catena MIDI. MMC (M/DI Machine Contrai): serie di comandi standardizzati relativi al transport, che vengono trasmessi su una linea MIDI standard da un controller a uno o più dispositivi in grado di conformarsi al MIDI Machine Contro!, all'interno di un sistema di connessione. Mixaggio (Mixing): processo in cui le singole tracce audio di un registratore multitraccia vengono combinate, bilanciate e gestite mediante la consolle di registrazione. A questo punto il volume, i toni, gli effetti speciali e il posizionamento nello spettro stereofonico possono essere decisi dal tecnico del suono, in modo artistico, per creare un mixaggio stereo o su quattro canali, che viene poi registrato da un dispositivo di registrazione master, per esempio un registratore DAT. Mixaggio automatizzato (Automated mixdown): operazione che permette alla consolle di memorizzare e di ricreare qualunque disposizione o variazione (per quanto concerne i livelli e altre funzioni relative al mixaggio) fatte dal fonico, consentendo comunque dei miglioramenti fino al raggiungimento del mixaggio definitivo. Modulo di ingresso/uscita (110) (IlO module): disposizione in senso verticale dei controlli in una consolle, relativamente a uno specifico segnale in ingresso. Monitoraggio in campo ravvicinato (Nearfield monitoring): operazione effettuata con casse di dimensioni ridotte, simili a quelle di uso domestico, poste al di sopra o leggermente dietro il meter bridge della consolle, vicine al fonico e al produttore. Questa tec-
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nica assicura che il suono percepito sia composto per la maggior parte dal suono diretto delle casse anziché dalle riflessioni date dalla stanza.
Multimediale (Multimedia): campo che comprende le applicazioni di grafica, testo, MIDI e musica in formato digitale, per il personal computer. La produzione e la distribuzione di supporti per l'educazione, di in trattenimento e di immagazzinamento dati per PC hanno creato velocemente un mercato emergente, con potenzialità di crescita enormi. Multitimbricità (Multitimbral): capacità di uno strumento elettronico di emettere e di rispondere a più combinazioni di suoni (memorie) contemporaneamente. Mute: funzione con la quale si azzera il volume di un segnale su una consolle, sulla traccia di un nastro e così via. Nastro "leader" (Leader tape): nastro di carta che può essere unito al nastro audio analogico per inserire spazi di silenzio, separazione visibile e possibilità di identificazione dei diversi brani presenti sul nastro. Nastro per allineamento (Alignment tape ): nastro di riferimento usato in ascolto per allineare i registratori analogici. Noise gate: dispositivo che agisce come un expander infinito, permettendo solo ai segnali al di sopra di una soglia prescelta (threshold) di poter passare con gain unitario e senza subire alterazione dinamica. Quando il segnale in ingresso scende al di sotto della soglia, il dispositivo impedisce al segnale di passare, applicando una totale attenuazione in uscita. Normalizzazione (Normalizing): procedimento specifico, relativo ai guadagni, che permette il miglior utilizzo dell'estensione dinamica di un dispositivo digitale, determinando automaticamente l'ammontare di gain necessario per aumentare il livello del segnale che ha ampiezza massima fino al suo valore di ampiezza corrispondente all'intera scala disponibile, e di conseguenza aumentando il livello delle regioni selezionate o dell'intero file audio in base allo stesso rapporto di guadagno. Onda di pressione sonora (Sound-pressure wave): onda generata da una massa vibrante a contatto con l'aria, per esempio uno strumento musicale o un altoparlante. Il suono arriva alle orecchie sotto forma di variazioni periodiche di pressione atmosferica; la pressione atmosferica è proporzionale al numero di molecole di aria presenti nel volume che viene considerato. Onda stazionaria (Standing wave): forma d'onda apparentemente stazionaria che è creata dalle molteplici riflessioni fra pareti opposte e parallele in una stanza. In determinati punti lungo l'onda stazionaria, le onde dirette e riflesse si cancellano a vicenda, mentre in altri punti le onde si sommano rinforzandosi a vicenda. Le onde stazionarie causano dei picchi nella risposta in frequenza alle basse, in una stanza, con sonorità rimbombante. Pan pot (Panoramic potentiometer): insieme di due resistenze che permette di posizionare una singola sorgente sonora in un qualunque punto compreso fra i canali destro e sinistro dell'immagine stereo, oppure nei quadranti destro/sinistro e anteriore/posteriore di un sistema Surround Sound.
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Patch bay: pannello che, in una situazione ideale, offre un numero di possibili connessioni pari agli ingressi e alle uscite di ciascun componente della consolle (o altre apparecchiature presenti nella control room). Funziona da centro nevralgico in cui il percorso dei segnali della consolle, delle apparecchiature audio o di altro tipo possono essere fra di loro collegati. Patch chords: cavi corti utilizzati per smistare i segnali all' interno della patch bay. Percezione spaziale della direzione di un suono (Spatial perception of direction): capacità delle due orecchie di localizzare una sorgente sonora in uno spazio acustico. Sebbene un orecchio singolarmente non sia in grado di capire la direzione di provenienza di un suono, ciò è possibile a tutte e due le orecchie nella loro funzionalità contemporanea. Questa è definita localizzazione spaziale o binaurale. Picco di ampiezza (Peak amplitude): massima ampiezza istantanea di un segnale. Phantom power (alimentazione fantasma): alimentazione per microfoni a condensatore; viene fornita direttamente dalla consolle attraverso cavi microfonici bilanciati e consiste in una tensione continua pari a +48 volt (solitamente), a entrambi i conduttori (pin 2 e 3) in riferimento al piedino l. Questa tensione è distribuita tramite resistenze di uguale valore in modo da non creare differenze fra i due cavi; perciò, la tensione è elettricamente invisibile al segnale audio alternato. Il circuito in corrente continua viene completato connettendo il negativo alla protezione (massa) del cavo. Pitch shifting (Cambiamento di intonazione): tecnica utilizzata per variare l' intonazione di un programma, sia in aumento che in diminuzione, in modo da trasporre l'intonazione relativa di una sorgente audio. Playlist (Ordine di riproduzione): elenco sequenziale delle regioni di un soundfile che possono essere riprodotte come un unico programma continuo, oppure fatte suonare (triggerate) sequenzialmente in base a specifici indirizzi di time code. Polarità (fase) degli altoparlanti (Speaker polarity, phase): si dice che due altoparlanti sono elettricamente in fase tutte le volte che lo stesso segnale applicato a entrambi provocherà un movimento dei loro coni nella stessa direzione (sia in verso positivo che in verso negativo). Se essi vengono connessi fuori fase, il cono di un altoparlante si muoverà in una direzione e quello dell'altro in direzione opposta. Polifonia (Polyphonic): capacità di uno strumento musicale elettronico di emettere più note contemporaneamente. Potenziometro (Potentiometer, pot): controllo rotativo, di guadagno, di posizionamento o di altro tipo di controllo di segnale, variabile in modo continuo. Produttore (Producer): persona che si occupa degli aspetti di programmazione, economici e di coordinamento di un progetto discografico. È compito del produttore ottenere la migliore performance registrata e arrivare al miglior prodotto finale possibile. Effettivamente, un produttore è spesso scelto per la sua capacità di analizzare le diverse fasi dell'intero processo di creazione di un progetto, dal punto di vista economico, del contenuto musicale e degli aspetti creativi che possono essere raggiunte durante il procedimento di registrazione.
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Project studio: insieme di attrezzature MIDI e/o di registrazione di alta qualità installate in una casa, appartamento o luogo di lavoro personale, utilizzate per registrare un lavoro del proprietario stesso, piuttosto che un progetto esterno. PCM (Modulazione a codice di impulso): tipo di codifica più comunemente usato per immagazzinare dati digitali all'interno di un supporto, con il massimo grado di densità dei dati stessi. Punch-in/punch-out: termini che individuano l'entrata e l'uscita dal modo di registrazione su una traccia che contenga materiale preregistrato, con lo scopo di correggere o cancellare parti non desiderate. Quantizzazione (Quantization): componente del processo di campionamento digitale relativa all'ampiezza del segnale campionato. In un convertitore ND è il processo di generazione di un numero binario (composto di numeri l e O) che rappresenta la tensione della forma d'onda analogica nell'istante in cui è misurata o campionata. Rapporto di compressione (Compression ratio, slope): rapporto fra la gamma dinamica del segnale in ingresso e in uscita del compressore (per esempio 2 : l, 4 : l e 8 : l), al di sopra della soglia prefissata. Registratori multitraccia digitali modulari (MDM): registratori audio multitraccia digitali di piccole dimensioni e poco costosi, in grado di registrare otto tracce di audio digitale su una comune videocassetta. Sono detti modulari perché possono essere collegati assieme con un protocollo di sincronizzazione proprietary (brevettato, vale a dire esclusivo della casa costruttrice), con un limite massimo teorico di 128 tracce. Registrazione multitraccia (Multitrack recording): processo che aggiunge un ulteriore grado di flessibilità alla produzione di una registrazione, permettendo di registrare più sorgenti sonore contemporaneamente e di riascoltarle da tracce che sono sincronizzate fra di loro. Le tracce registrate sono isolate una dall'altra, in modo da poter registrare e riregistrare su una o più tracce, senza influenzare le altre. Registrazione su hard disk (Hard disk recording): sistema che usa l'hard disk di un computer per registrare, editare e riprodurre dati musicali digitali. Release (Rilascio): porzione finale dell'inviluppo di una nota, che decresce dal livello di sustain del segnale fino al silenzio. Resistenza (Resistance) : opposizione al flusso di una corrente continua in un filo o in un circuito. Rientro (Leakage): trasferimento indesiderato di suono da uno strumento al microfono che riprende un altro strumento. Risposta polare (direzionale) (Directional polar response): risposta causata dalle variazioni della sensibilità del microfono rispetto all'angolo di incidenza del suono; viene rappresentata su un diagramma polare. La sensibilità in asse è detta O dB, e le sensibilità relative agli altri angoli sono rapportate a essa. Questo grafico, noto con il nome di diagramma polare del microfono, mostra la risposta del microfono in rapporto alla direzione e alla frequenza su tutti i 360°.
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Riverbero (riverberazione) (Reverberation): persistenza di un segnale, sotto forma di onde riflesse in un ambiente acustico dopo che il suono originale è cessato. Questi echi multipli, casuali e ravvicinati nel tempo, si trasformano in informazioni di carattere spaziale, per quanto riguarda dimensioni e superfici dei materiali che ricoprono un ambiente e aggiunge una percepibile sensazione di profondità e calore al suono. Il riverbero gioca un ruolo molto importante, sia nell'enfatizzazione della nostra percezione della musica, sia per quanto riguarda la corretta progettazione dello studio. Lo stesso segnale riverberato può essere suddiviso in tre componenti: segnale diretto, prime riflessioni e riverberazione. Regola 3 : l (3 : l rule): direttiva di massima seguita nel microfonaggio, che stabilisce che i rientri e le cancellazioni di fase possono essere ridotti mantenendo una distanza fra i microfoni pari almeno a tre volte la distanza fra i microfoni e le rispettive sorgenti sonore. Risposta ai transienti (Transient response): misura che esprime quanto velocemente il diaframma di un microfono, di un altoparlante o una massa fisica reagiscano a una forma d'onda in arrivo o in ingresso. Samplefile (File di campioni): file di computer che contiene dati audio campionati. Scambio di informazioni (Crosstalk): passaggio indesiderato di segnale da un canale, o traccia, a un altro. SCMS (Seria[ Copy Management System): sistema implementato in molti dispositivi audio digitali di tipo consumer, in modo da impedire la copia non autorizzata dell'audio digitale a 44,1 k.Hz (frequenza di campionamento standard dei compact disc). Con il sistema SCMS, si può spesso fare una copia digitale di un DATo di un CD commerciale, ma non si può fare una ulteriore copia da tale prima copia. SCSI (Small Computer System Inteiface): sistema di comunicazione bidirezionale, utilizzato da molti PC e dispositivi digitali, per scambiare dati fra sistemi, ad alta velocità. Scratch vocal: traccia vocale di prova registrata dal vivo assieme agli strumenti ritmici di base, per aiutare a mantenere il feeling della canzone; la traccia di voce definitiva può essere registrata più avanti, durante le sovraincisioni. Segnale "asciutto" (Dry signa!): segnale non processato, che non contiene riverberazione o eco. Sensibilità (Sensitivity rating): livello di uscita (in volt) che un microfono produrrà in seguito a un input specifico e standardizzato (misurato in dB SPL). Questa specifica comporta l'uso dell'amplificazione necessaria per portare il livello del segnale microfonico allivello di linea (-10 dB V o +4 dBm). Sequencer: dispositivo a funzionamento digitale utilizzato per registrare, editare e riprodurre dati MIDI musicali. Sfumata (Fade): lenta variazione di volume (in positivo, partendo dal silenzio o in negativo, che si attenua fino al silenzio) realizzata manualmente o per mezzo di calcoli in una workstation audio digitale, oppure in un registratore su hard disk. La sfumata in attenuazione o in incremento di una regione è una funzione di DSP compiuta calcolando
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l'ampiezza relativa di un soundfile per una durata temporale prestabilita. Sincronizzazione (Sync ): collegamento dei singoli trasporti o delle velocità di riascolto di diversi dispositivi, in modo che essi lavorino assieme come un unico sistema integrato. Sintetizzatore (Synthesizer): strumento musicale elettronico che utilizza più generatori di suono per creare forme d'onda complesse, che sintetizzano un unico tipo di suono. Siate: identificazione vocale che indica il brano, un take specifico o altri dati identificativi sulle tracce del nastro master originale. Smagnetizzazione (Degaussing, demagnetizing): procedimento mediante il quale piccole porzioni di magnetismo residuo sono asportate dalle testine magnetiche analogiche. È buona pratica smagnetizzare le testine magnetiche di un registratore a nastro dopo 10 ore di uso continuato. SMPTE time code: tecnica standard per sincronizzare fra di loro i transport di apparecchiature audio, video e per il cinema. L'uso di questo time code permette l'identificazione di un punto preciso su un nastro, assegnando a ogni posizione un preciso indirizzo temporale. Tale indirizzo non può variare e si mantiene sempre nella sua posizione originaria, permettendo il monitoraggio continuo della posizione del nastro, con una precisione di circa un trentesimo di secondo. Soglia del dolore (Threshold ofpain): valore di pressione, in SPL, che provoca una sensazione dolorosa in un ascoltatore, nel 50% dei casi; corrisponde a un valore di 140 dB SPL nel range di frequenze da 200 Hz a 10 k.Hz. Soglia di sensibilità (Threshold offeeling): valore di intensità sonora che provoca fastidio in un ascoltatore il 50% delle volte, e che si verifica a un livello di circa 118 dB SPL, fra 200 Hz e l O k.Hz. Soglia di udibilità (Threshold of hearing): livello sonoro più basso che un essere umano possa percepire (O dB SPL); è un adeguato riferimento di livello di pressione che rappresenta la pressione sonora minima che porta al fenomeno dell'udito nella maggior parte delle persone. È pari a 0,0002 microbar; l microbar è pari a un milionesimo della pressione atmosferica di livello normale; da ciò si deduce che l'orecchio è estremamente sensibile. La soglia di udibilità è definita come il livello di SPL, per una data frequenza, a cui un individuo medio percepisce un suono soltanto nel 50% dei casi. Solo: funzione di monitoraggio che permette al tecnico del suono di ascoltare un singolo strumento o un gruppo di strumenti, senza influenzare il mixaggio in cuffia dei musicisti, le tracce registrate o il segnale inviato alla macchina master. Soundrde: file di computer che contiene dati audio. Invece di essere riprodotti da un campionatore, questi file sono di solito riascoltati attraverso un sistema basato su hard disk. Sovracampionamento (Oversampling) : processo usato comunemente nei sistemi audio digitali, professionali e consumer, per migliorare le caratteristiche del filtro di Nyquist, riducendo quindi la distorsione di intermodulazione o di altri tipi. Questo procedimento moltiplica la frequenza di campionamento per un valore ben preciso - che di solito va da 12 a 128 volte la frequenza di campionamento originale. Questa maggiore frequenza di campionamento si traduce in una maggiore banda passante di frequenze e quindi un
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Tecnico della manutenzione (Maintenance engineer): persona che garantisce che tutte le attrezzature di uno studio siano mantenute in perfetta efficienza, che vengano allineate regolarmente e riparate quando necessario. Traccia composta (Composite): risultato della combinazione dei takes migliori presi da un certo numero di performance che si trovano su più tracce, riducendoli a una traccia finale o a una coppia di tracce stereo. Questo procedimento viene fatto per liberare alcune tracce, cioè per creare spazio utilizzabile, per ulteriori sovraincisioni, oppure per facilitare l'operazione di mixaggio (ridurre il numero di movimenti). Teorema di Nyquist (Nyquist Theorem): teoria che afferma che per poter codificare digitalmente l'intero spettro di frequenze, la frequenza di campionamento prescelta deve essere almeno doppia della più alta frequenza che si desidera registrare. Tracce aperte (Open tracks): tracce disponibili su un nastro multitraccia. Tempo di rilascio (Release time): tempo che necessita al processare di dinamica (compressore, limiter o expander) dopo l'inizio della elaborazione dinamica sul segnale, per far ritornare il segnale a un valore pari al 63% del segnale originario (non elaborato). Tempo di riverbero (RT 60) (Reverb time): unità di misura della riverberazione di una stanza. È il tempo che un suono impiega per ridurre di 60 dB il proprio livello, una volta che il segnale originale è cessato. Time code (Codice temporale): schema di codifica standardizzato (ore: minuti : secondi : frame), per codificare informazioni di indirizzo basate sul tempo, incise sul nastro. Il time code viene usato per il posizionamento, il triggering e la sincronizzazione fra diversi mezzi che si basano sul tempo, analogici, video, di audio digitale e di altro tipo. Track sheet: foglio che indica quale/i strumenti siano registrati su ciascuna traccia di un nastro multitraccia. La track sheet dovrebbe sempre essere conservata nella scatola che contiene il nastro a cui è relativa. Trasduttore (Transducer): dispositivo che trasforma l'energia da una forma a un'altra. Un microfono è un esempio di trasduttore, perché trasforma le onde di pressione sonora in segnale elettrico. Variazione di fase (Phase shift): differenza in gradi fra gli angoli di fase di punti corrispondenti su due onde sonore. Velocità del suono (Velocity of sOund): velocità a cui le onde sonore si propagano attraverso un mezzo. A 20 oc la velocità del suono nell'aria è di circa 344m/s. VCA (amplificatore a guadagno controllato in tensione) (Voltage Controlled Amplifier): amplificatore in cui il livello audio è funzione della tensione continua (di solito da O a 5 V), applicata all'input di controllo dello stesso. All'aumentare della tensione di controllo, il segnale analogico viene attenuato proporzionalmente. Perciò si usa una tensione esterna per variare il livello del segnale audio. L'automazione della consolle e i processori di segnale analogici automatizzati spesso usano ampiamente la tecnologia dei VCA. Wow: variazione lenta e periodica della velocità di scorrimento del nastro.
