Audio Digitale: Simulazione di effetti analogici

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Nella sezione relativa agli effetti e processori di segnale [Effetti e processori di segnale ] sono stati descritti i più utilizzati metodi di manipolazione del segnale audio. Tali metodi sono nati in epoche in cui la tecnologia digitale muoveva ancora i primi passi e dunque venivano realizzati con circuiti elettrici analogici e a volte addirittura con dispositivi fisici [Riverberi Fisici ] .

La possibilità di campionare un segnale e dunque di trasformarlo in un insieme finito di dati ha reso possibile la sua manipolazione attraverso operazioni matematiche piuttosto che con trasformazioni elettriche. Per capire questo concetto consideriamo una semplice operazione sul segnale audio e vediamola sia dal punto di vista analogico che digitale per confrontare le due metodologie di lavoro.

Supponiamo di voler dimezzare il volume di un intero pezzo musicale. Se lavoriamo, come si dice, 'in analogico' faremo passare il segnale attraverso un circuito composto sostanzialmente da un potenziometro, ossia una resistenza variabile, che generando una caduta di tensione ai suoi capi provocherà l'abbassamento del volume [Resistenza ] . Lavorando in digitale invece dovremo operare una manipolazione matematica sui dati. Se supponiamo di aver campionato il segnale a 16 bit il nostro calcolo consisterà nel prelevare i blocchi di 16 bit (ogni blocco corrisponde ad un campione) e ridurne il valore di 3 dB (ricordiamo ancora una volta che un dimezzamento del volume comporta una diminuzione di 3 dB del valore originario [34 ] [Decibels ] ).

L'esecuzione del calcolo offre lo spunto per una interessante considerazione. Nel dominio digitale si ha a che fare con numeri interi dunque, quando su questi vengono eseguite manipolazioni matematiche complesse, i risultati sono numeri decimali che debbono essere approssimati per continuare ad essere rappresentati nella medesima forma binaria dei valori da cui sono stati ottenuti. Ciò significa che qualsiasi manipolazione matematica introduce un'approssimazione sui dati e, dal nostro punto di vista, una distorsione del segnale. Se per esempio, dopo aver eseguito un'operazione volessimo tornare indietro eseguendo l'operazione inversa non ritroveremmo il valore di partenza ma un suo valore approssimato. Fortunatamente la precisione dei calcoli è molto elevata e dunque le degradazioni introdotte sono minime ancorché presenti e dunque è fondamentale tenere in conto questo fattore.

La totalità della musica viene oggi venduta utilizzando il supporto del Compact Disc [Supporti ottici ] che utilizza una quantizzazione a 16 bit. Tale risoluzione è insufficiente in fase di produzione viste le massicce manipolazioni che vengono introdotte e per questo vengono utilizzate risoluzioni maggiori (20 bit, 24 bit e oltre).

A partire dall'esempio precedente possiamo immaginare manipolazioni più complesse come per esempio l'implementazione di un algoritmo che simuli il riverbero di un ambiente. In questo caso ogni campione viene ripetuto con ampiezze decrescenti e ritardi casuali per simulare l'effetto delle riflessioni sulle pareti. La massima cura va riposta nel calcolo dei ritardi. Se questi fossero tutti uguali otterremmo un effetto riverbero monotono e poco interessante dal punto di vista della sonorità; se viceversa utilizzassimo un sofisticato algoritmo che tiene anche conto della frequenza del segnale per calcolare di volta in volta il ritardo otterremmo un effetto più realistico. Il costo da pagare è una maggior potenza di calcolo necessaria e dunque un prezzo maggiore per il dispositivo in questione. Ecco perché un'unità di riverbero da 15000 Euro 'suona meglio' di una da 100 Euro, anche se questa non è una regola assoluta.



[34 ] Per coloro che volessero avventurarsi nel calcolo mostriamo di seguito il procedimento da seguire:

Supponiamo che il campione binario sia: 1011101011010100 equivalente al valore decimale 47828 (i valori decimali, avendo utilizzato 16 bit, sono compresi tra 0 e 65535). Questo equivale ad una dinamica [Dynamic Range ] di:

dB=20 log 10 (47828) = 93.59 dB

La nuova dinamica sarà: 93.59 dB - 3 dB = 90.59 dB

Per calcolare il nuovo valore per il campione in questione applichiamo la seguente formula:

90.59 = 20 log 10 (nuovo valore) da cui:

nuovo valore = 10 (90.59/20) = 10 4.53 = 33884.4156

Arrotondando il nuovo valore è: 33884 che in binario vale: 1000010001011100








  • inserito il 16-01-2008 17:32
    ... Oppure bastava dividere il numeretto in alto per 2...