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Esempi audio sul campionamento - Introduzione all'audio digitale

19.8. Esempi audio sul campionamento

In questa sezione vogliamo presentare alcuni esempi sonori che mettano in pratica da vari punti di vista i principi sin qui esposti.

19.8.1. Frequenza di campionamento

Come si è detto, la frequenza di campionamento deve rispettare il teorema di Nyquist (frequenza almeno doppia della banda del segnale da campionare), pena l'insorgenza di frequenze di aliasing. Più la frequenza di campionamento è bassa rispetto alla banda del segnale, più emergono nuove frequenze di aliasing. Nell'esempio sonoro seguente, su un arpeggio di chitarra viene simulato un sottocampionamento progressivo con frequenze di campionamento sempre più basse:

Esempio sonoro 19.1. Chitarra sottocampionata progressivamente [Traccia 80]


Per avere un percezione più chiara delle frequenze di aliasing che via via si manifestano, rifacciamo lo stesso esempio, ma con una singola sinusoide a 440Hz:

Esempio sonoro 19.2. Sinusoide di frequenza 440Hz sottocampionata [Traccia 81]


Naturalmente, in questo caso, la riproduzione sarà fedele finché la frequenza di campionamento non scende sotto i... a voi la risposta[56]!

19.8.2. Bit di quantizzazione

I campioni originari sono quantizzati a 16 bit. Ascoltiamo cosa succede diminuendo progressivamente i bit di quantizzazione, fino ad arrivare a 1 (due soli livelli):

Esempio sonoro 19.3. Chitarra sottoquantizzata progressivamente [Traccia 82]


La figura seguente mostra la forma d'onda mentre viene progressivamente sottoquantizzata:

Forma d'onda complessa "sotto-quantizzata" progressivamente

Forma d'onda complessa "sotto-quantizzata" progressivamente

Si noti che quando la risoluzione arriva a 1 bit (2 livelli) la dinamica equivale a 6dB, mentre quando è di 2 bit (4 livelli) la dinamica equivale a circa 12dB. Ogni bit di risoluzione aggiunto incrementa la dinamica disponibile di 6dB [Vedi: Dinamica digitale - dB Full Scale]. Per avere un confronto più "scientifico" si propone lo stesso esempio utilizzando una sottoquantizzazione fissa a 2 bit.

Sotto-quantizzazione con 2 bit

Sotto-quantizzazione con 2 bit

Nella figura precedente possiamo vedere un estratto del suono in questione e, come si vede, la forma d'onda è rappresentata utilizzando unicamente 4 livelli (2bit = 4livelli). Di seguito, una sinusoide quantizzata con un numero di bit che diminuisce progressivamente, fino ad arrivare a 1:

Esempio sonoro 19.4. Sinusoide di frequenza 440Hz sottoquantizzata [Traccia 83]




[56] per i più pigri, la frequenza minima di campionamento di una sinusoide a 440Hz è 880Hz!

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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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