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Equalizzatori - Equalizzatori e Filtri

7.4. Equalizzatori

Un equalizzatore è un circuito in grado di amplificare o attenuare un certa banda di frequenze e di lasciarne altre inalterate. Vi sono diversi tipi di equalizzatori: analizziamo quelli più importanti.

7.4.1. Equalizzatore a campana

In inglese: Peak Bell EQ . La sua funzione di trasferimento ha la forma descritta nella seguente figura:

Equalizzatore a campana
Equalizzatore a campana

Questo tipo di equalizzatore è dotato di 3 controlli:

  1. Guadagno (attenuazione/amplificazione - cut/boost)

    Agisce sull'ampiezza A della campana che può essere sia positiva (amplificazione) che negativa (attenuazione). L'amplificazione massima è un parametro che dipende dalla qualità del circuito: arrivare a 15dB di guadagno senza introdurre distorsioni implica l'uso di tecnologie sofisticate. Generalmente troviamo questo tipo di EQ sui canali del mixer [Vedi: I canali]. Più il mixer è di fascia professionale, più i suoi peak EQ consentono guadagni elevati senza introdurre distorsioni. Nei mixer di fascia media generalmente i guadagni sono dell'ordine di 12dB (ricordiamo che tra 12 dB e 15dB c'è di mezzo un raddoppio del segnale in termini elettrici dunque c'è una notevole differenza).

  2. Frequenza centrale (center frequency )

    È la frequenza alla quale si ha il guadagno massimo (o minimo) sulla campana. Generalmente un potenziometro ne consente la variazione permettendo di centrare la campana esattamente nella zona di frequenze che vogliamo manipolare.

  3. Fattore di merito Q (Q factor )

    È un parametro che misura l'ampiezza della campana cioè l'ampiezza della banda di frequenze che vengono amplificate (o attenuate). È calcolato in base alla seguente formula:

    Q= fc/(larghezza relativa di banda)

    dove la larghezza relativa di banda è misurata a 3dB al di sotto del picco (vedi figura precedente). Il fattore di merito Q è indipendente dalla zona di frequenze in cui lo si sta considerando. Vediamo questo fatto con un esempio numerico tenendo presente che la scala delle frequenze è logaritmica. Tra 20Hz e 100Hz la larghezza relativa di banda è di 80Hz. Ora se ci spostiamo alle alte frequenze per esempio a 10000 Hz abbiamo che la nostra campana si estenderebbe tra i 9960 e i 10040Hz cioè avremmo una campana strettissima (oltretutto impossibile da realizzare per motivi fisici). Dunque se fissassimo solo il valore della larghezza relativa di banda e con il controllo della frequenza centrale facessimo scorrere il filtro lungo tutto lo spettro di frequenza osserveremmo che la campana si restringe andando verso le alte frequenze e si allarga andando verso le basse. Dato che vogliamo che una volta fissata , la larghezza di banda resti costante lungo tutto lo spettro, introduciamo nella formula la frequenza centrale come fattore di normalizzazione. Vediamo in pratica con i numeri come variano i fattori in gioco (sia w=larghezza relativa di banda):

    se fc=100Hz e w=40Hz il che significa che la campana ha un'azione rilevante sulla banda 80Hz-120Hz

    Avremo: Q=100/40=2.5

    se fc=10000Hz e Q=2.5

    avremo: w=10000/ 2.5=4000Hz il che significa la banda 8000 Hz - 12000 Hz

    Si vede come sia necessario che la w vari se vogliamo che la campana mantenga una forma costante lungo lo spettro di frequenza (dato che abbiamo imposto un fattore di merito Q costante). Dato che la fc è stata decuplicata, mantenendo lo stesso fattore Q, anche la banda è stata decuplicata, in questo modo la forma della campana non è stata modificata (ricordiamo che le frequenze sono rappresentate in una scala logaritmica soprattutto per dare una rappresentazione consona alla percezione dell'orecchio umano. Alle basse frequenze una differenza di 20Hz è rilevante, alle alte frequenze diventa rilevante una differenza di 200Hz).

7.4.2. Equalizzatore shelving

Questo tipo di equalizzatore viene utilizzato per avere un controllo sugli estremi dello spettro delle frequenze udibili. È dotato di 2 controlli standard:

  1. Frequenza di taglio (roll off frequency ): calcolata nel punto in cui la curva di guadagno decade di 3dB rispetto al valore massimo). In alcuni testi la frequenza di taglio di un shelving filter viene chiamata turn over frequency e normalmente si riferisce alla frequenza in cui vi e' un alterazione di +-3dB rispetto al guadagno unitario

  2. Guadagno (gain ): applica una amplificazione o una attenuazione alla banda del segnale superiore alla frequenza di taglio

Equalizzatore shelving
Equalizzatore shelving

7.4.3. Equalizzatori parametrici

  1. Completamente parametrici: è possibile modificare tutte e tre le grandezze che caratterizzano la campana di equalizzazione: frequenza centrale (fc), guadagno (A), fattore di merito (Q). I mixer professionali hanno su ogni canale un equalizzatore parametrico a 4 bande: bassi, medio bassi, medio alti, alti.

  2. Semi parametrici: il fattore di merito Q non è variabile cioè la forma della campana è fissa (generalmente Q viene fissato ad un valore circa pari a 1.5)

  3. Di picco: sono fissi i valori di fc e Q ed è possibile intervenire solo sul guadagno. Questi EQ sono il tipo più economico e vengono installati su mixer di fascia bassa.

Le figure seguenti descrivono la sezione di equalizzazione di un mixer analogico di fascia bassa confrontata con quella di uno di fascia alta. Possiamo notare che il guadagno massimo applicabile è di 12dB nel primo caso e 15dB (o addirittura 18dB) nel secondo. Inoltre lo spettro di frequenze viene suddiviso in 3 bande (basse, medie, alte) nel primo caso mentre nel secondo in 4 bande (basse, medio basse, medio alte, alte). Infine, nel secondo caso, la curva di guadagno dei bassi e degli alti può assumere la forma di una campana o di un equalizzatore a scaffale permettendo una versatilità ancora maggiore.

Equalizzatore su un mixer non professionale
Equalizzatore su un mixer non professionale
Equalizzatore su un mixer professionale
Equalizzatore su un mixer professionale

7.4.4. Equalizzatore grafico

È composto da una serie di singoli equalizzatori a campana. La larghezza della campana varia a seconda del contesto operativo per il quale l'equalizzatore viene disegnato.

Tabella 7.2. Classificazione di equalizzatori grafici

Contesto di lavorativoLarghezza della campanaNumero di bande[a]
Musicista/Hi-Fi1 ottava10
Semi professionale1/2 ottava20
Professionale1/3 ottava31

[a] numero di cursori dell'equalizzatore


7.4.5. Equalizzatori attivi e passivi

Gli equalizzatori passivi utilizzano solo componenti passivi, che non necessitano di una alimentazione e dunque non possono realizzare un reale aumento del guadagno. Generalmente quando il guadagno viene posto al massimo, il segnale non viene alterato mentre viene attenuato quando il guadagno viene diminuito tramite un potenziometro o un cursore. Il loro principale difetto è che introducono una leggera caduta sul segnale a causa della perdita sui componenti passivi. Equalizzatori attivi utilizzano componenti elettronici attivi quali i transistors [Vedi: Transistor] dunque consentono un reale aumento del guadagno. Tuttavia a causa della circuiteria attiva si possono introdurre maggiori distorsioni nonché del rumore anche se ciò avviene solo utilizzando equalizzatori attivi di scarsa qualità. Di seguito viene riportato il confronto tra il guadagno di un equalizzatore attivo e uno passivo:

Confronto tra equalizzatore attivo e passivo
Confronto tra equalizzatore attivo e passivo
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Audiosonica è un sito dedicato all'Ingegneria del Suono. All'interno del sito è disponibile il CAM Corso Audio Multimediale, un corso di Ingegneria del Suono consultabile (con alcune limitazioni) gratuitamente online. La versione senza limitazioni denominata ECO-SISTEMA CAM è disponibile in download a pagamento nei formati html, pdf A4, epub e mobi.

Il corso è adottato in varie forme da molte scuole di tecnica del suono, che sono elencate in una apposita sezione.

Vi sono poi altre sezioni con approfondimenti tecnici e notizie sempre inerenti al mondo dell'ingegneria del suono e anche una sezione dedicata ail'audio professionali con il sistema operativo Linux.

 

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