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Corso Audio Multimediale di Marco Sacco
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Gli strumenti visivi di misura del livello audio si distinguono per il tipo di media effettuta e per il loro comportamento in regime dinamico (tempo di reazione e di rilascio). I più raffinati fanno uso di criteri di psicoacustica per visualizzare il livello in modo conforme alla pressione sonora percepita dall'essere umano (Loudness).
Fondamentalmente possiamo distinguere:
- misura della media (ovviamente del valore assoluto, altrimenti avremmo indicazione costantemente nulla)
- misura del valore efficace, ossia RMS (radice quadrata del segnale elevato al quadrato)
- misura esibita dal VU Meter così come originariamente concepito (1940), intermedia tra le due precedenti e con 300 millisecondi di tempo d'integrazione (in verità sarebbero 165 ms secondo la corrente definizione di tempo di integrazione) ossia circa la durata di una sillaba nel linguaggio umano. In base al documento ”A New Standard Volume Indicator and Reference Level, Proceedings of the I.R.E., 1940” il VU Meter originariamente utilizzava rettificatori ad onda intera all'ossido di rame che, combinati con lo smorzamento elettrico, effettuavano una media definita da una risposta secondo la formula i = ke √ p, equivalente alla risposta effettiva dello strumento per deflessioni normali (Nell'equazione, i è la corrente istantanea nella bobina dello strumento ed e è il potenziale istantaneo applicato all'indicatore di volume). In un gran numero di VU meter è stato rilevato un valore p pari a circa 1.2 ossia un comportamento intermedio tra la misurazione media (p = 1) ed RMS (p = 2). La scala del VU Meter si estende in genere da -20 a +3 dB indicati anche con valori percentuali e lo 0 VU=100% può essere settato secondo il livello di allineamento in uso (di solito 0 dBu oppure +4 dBu o ancora +8 dBu. Attenzione perché in Francia il livello di allineamento non deve segnare 0, ma 2 dB); le sue caratteristiche dinamiche sono tali da far raggiungere alla lancetta la deflessione del 71% dopo 300 ms dall'azzeramento del segnale d'ingresso (secondo altre descrizioni focalizzate invece sul tempo di reazione iniziale, la lancetta raggiunge il 99% dell'indicazione che avrebbe a regime statico dopo 300 ms, o ancora raggiunge l'80% circa in 165 ms), caratteristica questa scelta in base alla durata media di una sillaba, che rende possibile però che transitino picchi musicali o di parlato anche 10 dB superiori all'indicazione fornita dall'apparecchio. Ciò ha portato a costruire apparecchiature audio in grado di reggere queste brevi sovramodulazioni introducendo al massimo l'1% di distorsione armonica totale (l'acronimo in lingua inglese è THD) e alla misura di tale tolleranza dinamica è stato dato il nome di headroom (analogico). In genere l'headroom varia da 10 a 24 dB a seconda della qualità del dispositivo.
- misura PPM (acronimo di Peak Programme Meter), anche definita quasi-peak, che misura la media del segnale con tempo d'integrazione (tempo necessario a raggiungere almeno l'80% circa del valore a regime statico) breve, pari a 5 (tipo I) o 10 millisecondi (tipo II, EBU standard PPM), tempi derivati dal fatto che picchi più brevi possono essere limitati senza conseguenze particolarmente udibili. Nel PPM standard definito dalla EBU il tempo di decadimento di 24 dB è pari a 2.8 secondi.
- misura di picco effettivo, ossia misura istantanea su ogni singolo campione; nel caso di una frequenza di campionamento di 48000 campioni al secondo ciò equivale ad avere un tempo d'integrazione di circa 20 microsecondi. E' una misura utile per evitare clipping, ma decisamente poco rappresentativa del loudness. Approfittiamo per osservare che raggiungere gli 0 dB FS non è garanzia di clipping, sebbene una sequenza di almeno 3 campioni a questo livello ne siano indicazione altamente probabile; sulla sua udibilità maggiore o minore con materiale sonoro particolare si può disquisire a lungo ma, nel dubbio, è meglio evitare la situazione dato che al contrario di certe altre saturazioni (come quelle introdotte dalle valvole) il clipping digitale di certo non è mai gradevole. Attenzione anche al caso contrario: due campioni successivi a -1 dB FS potrebbero anche portare, tra i due campioni, a valori di segnale superiori a 0 dB FS.
Sulla base di queste categorie principali si sono sviluppati indicatori di livello ben definiti, con scale in dB, numerazione, allineamento, comportamento dinamico ed escursioni specifiche. Alcuni dei più famosi sono Nordic N9, Din PPM, BBC PPM.
