Corso Tecnico Del Suono

Il blog dell'Ingegneria del suono - Indice del Corso Audio Multimediale

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Sommario 1. Teoria del suono 1.1. Introduzione 1.2. Cos'è il suono 1.3. Propagazione del suono nell'aria 1.4. Proprietà del suono 1.4.1. Frequenza 1.4.2. Periodo 1.4.3. Lunghezza d'onda 1.4.4. Ampiezza 1.4.5. Fase 1.4.6. Velocità 1.5. Combinazione di sinusoidi pure 1.6. Rappresentazione tempo - frequenza 1.7. Contenuto armonico di una forma d'onda 1.8. Forme d'onda 1.8.1. Sinusoide pura 1.8.2. Onda quadra 1.8.3. Onda a dente di sega 1.8.4. Onda triangolare 1.8.5. Ipertoni 1.9. Inviluppo del suono 1.10. Comportamento del suono 1.10.1. Riflessione 1.10.1.1. Riflessioni all'interno di una stanza 1.10.2. Rifrazione 1.10.3. Diffrazione 1.10.4. Assorbimento 2. Percezione del suono 2.1. Introduzione 2.2. L'orecchio umano 2.2.1. Orecchio esterno 2.2.2. Orecchio medio 2.2.3. Orecchio interno

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2.3. Percezione del suono da parte del cervello 2.3.1. Battimenti 2.3.2. Volume e frequenza percepita 2.3.3. Distorsione 2.3.4. Mascheramento 2.3.5. Effetto Doppler 2.3.6. Curve isofoniche 2.3.6.1. Descrizione delle curve isofoniche 2.4. Psicoacustica 2.4.1. Localizzazione di una sorgente sonora 2.4.1.1. Differenze di tempo (fase) 2.4.1.2. Differenze di ampiezza 2.4.1.3. Differenze nel contenuto armonico 2.4.2. Fusione binaurale 2.4.3. Effetto Haas 2.4.4. Ambiente 2.4.5. Soppressione della colorazione 2.4.6. Illusione dell'ottava 2.4.7. Effetto cocktail party 2.5. Lo spettro di frequenza 3. Decibels 3.1. Introduzione 3.2. La scala logaritmica 3.3. I decibel nel mondo dell'audio 3.4. Legge della distanza inversa 3.5. Combinazione di sorgenti sonore 3.6. Grandezze elettriche espresse in decibel 3.7. Standard Operating Level 3.8. Dynamic Range 3.9. Fonometri 3.9.1. Misuratori di dBspl 3.9.2. Vu Meters 3.9.3. PPM Meters 4. Fondamenti di elettronica 4.1. Introduzione 4.2. L'elettricità 4.3. Componenti elettronici 4.3.1. Resistenza 4.3.2. Condensatore 4.3.3. Induttore 4.3.4. Impedenza 4.3.5. Diodo 4.3.6. Transistor 4.3.7. Amplificatore operazionale 4.3.8. Trasformatore 4.4. Legge di Ohm 4.5. Potenza 4.6. Forza elettromotrice

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4.7. Circuiti elettrici 4.8. Impedenza di un circuito 5. Equalizzatori e Filtri 5.1. Introduzione 5.2. Equalizzatori 5.2.1. Equalizzatore a campana 5.2.2. Equalizzatore a scaffale 5.2.3. Equalizzatori parametrici 5.2.4. Equalizzatore grafico 5.2.5. Equalizzatori attivi e passivi 5.3. Filtri 5.3.1. Filtri Passa-Basso e Passa-Alto 5.3.1.1. Pendenza 5.3.2. Filtro Passa-Banda 6. Registratori Analogici 6.1. Introduzione 6.2. Funzionamento dei registratori analogici 6.2.1. Il principio di funzionamento 6.2.2. Criteri per la progettazione 6.2.3. Modalità di funzionamento 6.3. Magnetismo e magnetizzazione 6.3.1. Particelle magnetiche 6.3.2. Grandezze caratteristiche del magnetismo 6.3.3. Caratteristica di trasferimento di un nastro magnetico 6.3.4. Ciclo di Isteresi 6.3.5. Ciclo di isteresi di un nastro magnetico in movimento 6.3.6. Corrente di bias 6.3.7. Messa a punto di un registratore analogico 6.4. Considerazioni finali 7. Effetti e processori di segnale 7.1. Introduzione 7.2. Effetti 7.2.1. Riverbero 7.2.2. Delay 7.2.3. Phaser 7.2.4. Flanger 7.2.5. Chorus 7.2.6. Pitch Shifter 7.2.7. Tremolo 7.2.8. Vibrato 7.2.9. Distorsore 7.2.10. Exciter 7.2.11. Wah-Wah 7.2.12. Vocoder 7.3. Processori di segnale 7.3.1. Compressore

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7.3.1.1. Ingresso Sidechain 7.3.1.2. Curve di compressione 7.3.1.3. Risposta del compressore al segnale di ingresso 7.3.1.4. Compressore con punto di rotazione 7.3.1.5. Compressore multibanda 7.3.1.6. Utilizzo del compressore 7.3.2. De-esser 7.3.3. Limiter 7.3.4. Gate 7.3.4.1. Utilizzo del Gate 7.3.5. Expander 8. Connessioni, cavi e connettori 8.1. Introduzione 8.2. Connessioni Ottiche 8.3. Connessioni Elettriche 8.3.1. Connessioni Elettriche Sbilanciate 8.3.2. Connessioni Elettriche Bilanciate 8.3.3. Distorsione sulle connessioni elettriche 8.4. Connettori 9. Sistemi di diffusione sonora 9.1. Introduzione 9.2. Il principio di funzionamento 9.3. Caratteristiche di un altoparlante 9.3.1. Frequenza di risonanza di un altoparlante 9.3.2. Efficienza di un altoparlante 9.3.2.1. Altoparlanti a sospensione pneumatica 9.3.2.2. Altoparlanti a tromba acustica 9.3.3. Sensibilità di un altoparlante 9.3.4. Potenza massima applicabile 9.3.5. Impedenza di un altoparlante 9.3.6. Risposta in frequenza 9.3.7. Diagramma polare di un altoparlante 9.4. Tipi di altoparlanti 9.5. Altoparlanti piezoelettrici 9.6. Diffusori 9.6.1. Il crossover 9.7. Tipi di cassa acustica 9.7.1. Bass reflex 9.7.2. Cono passivo 9.7.3. Tromba retroattiva 10. Microfoni e tecniche di microfonaggio 10.1. Introduzione 10.2. Microfoni 10.2.1. Microfono elettrodinamico 10.2.2. Microfono a condensatore http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60459 (4 of 28)03/02/2006 9.46.30

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10.2.3. Microfono a cristallo piezoelettrico 10.2.4. Microfoni a nastro 10.3. Diagramma polare di un microfono 10.4. Classificazione dei microfoni in base alle loro caratteristiche direzionali 10.4.1. Microfoni omnidirezionali 10.4.2. Microfoni unidirezionali 10.4.3. Microfoni a gradiente di pressione 10.4.4. Microfoni a condensatore a doppio diaframma 10.4.5. Microfoni PZM 10.4.6. Microfoni speciali 10.4.6.1. Shotgun 10.4.6.2. Parabolico 10.5. Grandezze elettriche specifiche dei microfoni 10.5.1. Rumore interno 10.5.2. Distorsione 10.5.3. Sensibilità 10.6. Tecniche di microfonaggio stereo 10.6.1. Microfoni coincidenti 10.6.1.1. Tecnica Blumlein 10.6.1.2. Tecnica XY 10.6.1.3. Tecnica MS 10.6.2. Microfoni vicini 10.6.2.1. Tecnica ORTF 10.6.2.2. Tecnica NOS 10.6.2.3. Tecnica OSS 10.6.3. Microfoni lontani 10.6.3.1. Tecnica AB 10.7. Microfonaggio di strumenti musicali 11. Lo studio di registrazione 11.1. Introduzione 11.2. Schema di uno studio di registrazione 11.3. Il mixer 11.3.1. Canali 11.3.2. Gruppi 11.3.3. Master section 11.4. Il rack effetti 11.5. Il registratore 11.6. La PatchBay 11.7. I monitor 11.8. Il computer 12. Operare nello studio di registrazione 12.1. Introduzione 12.2. La registrazione 12.2.1. Utilizzo delle mandate ausiliarie in fase di registrazione 12.2.2. Bouncing http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60459 (5 of 28)03/02/2006 9.46.30

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12.3. Il missaggio 12.3.1. Utilizzo dei gruppi in fase di missaggio 12.3.2. Ascolto di un mix 12.3.3. Utilizzo delle mandate ausiliarie in fase di missaggio 12.3.4. Calibrazione dei livelli di uno studio di registrazione 12.4. La masterizzazione 13. Suono live 13.1. Introduzione 13.2. Descrizione dell'attrezzatura 13.2.1. Catena del mixer di palco 13.2.2. Catena del mixer di sala 13.2.3. Il mixer 13.2.4. Le torri di ritardo 13.2.4.1. Rinforzo sonoro 13.3. Messa a punto dell'attrezzatura 13.4. Il soundcheck 13.5. Il concerto 13.6. L'effetto Larsen 14. Amplificazione 14.1. Introduzione 14.2. La catena di amplificazione 14.3. L'amplificatore 14.3.1. Potenza erogata 14.3.2. Curva di amplificazione 14.3.3. Distorsione da saturazione 14.3.4. Altre cause di distorsione 14.3.5. Risposta in frequenza di un amplificatore 14.3.6. Impedenza di ingresso e di uscita di un amplificatore 14.3.7. Caratteristiche degli ingressi 14.3.8. Caratteristiche delle uscite 14.4. DI Box 15. Acustica degli ambienti 15.1. Introduzione 15.1.1. Acustica degli ambienti ristretti 15.1.2. Modi di risonanza 15.1.3. Comportamento dei modi assiali 15.1.4. Considerazioni sui modi di risonanza all'interno di un ambiente chiuso 15.2. Tempo di riverbero di un ambiente 15.2.1. Coefficiente di assorbimento 15.2.2. Coefficiente di riflessione 15.3. Tecniche di assorbimento del suono 15.3.1. Pannelli acustici passivi 15.3.2. Pannelli acustici attivi 15.4. Tecniche di diffusione del suono http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60459 (6 of 28)03/02/2006 9.46.30

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15.5. Criteri per la progettazione di studi di registrazione 15.5.1. Sala di regia LEDE 15.5.2. Criteri di misurazione del rumore di fondo 15.6. Acustica degli ambienti estesi 15.6.1. Tempo di riverberazione 15.6.2. Assorbimento e riflessione da parte della struttura 15.6.3. Assorbimento dell'aria 15.6.4. Effetti indesiderati 16. Rumore 16.1. Introduzione 16.2. Rumore a banda stretta 16.2.1. HVAC 16.2.2. Emissioni elettromagnetiche 16.2.3. Interferenze 16.2.4. Vibrazioni 16.3. Rumore a banda larga 16.3.1. Rumore termico 16.3.2. Rumore bianco 16.3.3. Rumore rosa 16.3.4. Rumore marrone 16.4. Distorsione e Distorsione Armonica Totale 16.5. Riduzione del rumore 16.5.1. Riduzione del rumore a banda stretta 16.5.2. Riduzione delle interferenze elettromagnetiche 16.5.3. Riduzione del rumore a banda larga 16.6. Sistemi di riduzione del rumore 16.6.1. Dolby A 16.6.2. Dolby B 16.6.3. Dolby C 16.6.4. Dolby SR 16.6.5. Dolby S 16.6.6. Dolby HX 16.6.7. Dolby HX Pro 16.6.8. Altri sistemi di NR 17. Sincronizzazione 17.1. Introduzione 17.2. Cos'è un timecode 17.3. Il timecode SMPTE 17.3.1. Registrazione del SMPTE 17.3.2. Il formato dei frame 17.4. MTC - MIDI Time Code 18. Audio Digitale 18.1. Introduzione 18.2. Algebra binaria 18.3. Campionamento 18.4. Quantizzazione http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60459 (7 of 28)03/02/2006 9.46.30

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18.4.1. Rumore di quantizzazione 18.4.2. Dinamica 18.4.3. Circuito di quantizzazione 18.5. Fisica ideale e fisica reale 18.6. Sovracampionamento 18.7. Conversione Digitale/Analogico 18.8. Schema complessivo dell'operazione di campionamento 18.9. Manipolazione del segnale Audio digitale 18.9.1. Simulazione di effetti analogici 18.9.2. Compressione del segnale audio 18.9.2.1. Generalità sulla compressione 18.9.2.2. Compressione di dati audio 18.9.2.3. Considerazioni sulla compressione di dati audio 18.10. Hard Disc Recording 18.10.1. Introduzione 18.10.2. Registrazione e mixaggio digitale 18.10.3. Caratteristiche della scheda audio 19. Supporti sonori digitali 19.1. Introduzione 19.2. Supporti digitali magnetici 19.2.1. Supporti a testina rotante 19.2.2. Supporti a testina fissa 19.3. Supporti ottici 19.3.1. Tracking 19.3.2. Stampa di CD 19.3.3. Formato dei dati su CD 19.3.4. Definizione dei diversi formati di CD: i Grovening Books 19.3.5. Il DVD 19.4. Supporti magneto-ottici 19.4.1. Il MiniDisc 20. Il protocollo MIDI 20.1. Introduzione 20.2. Specifiche del protocollo MIDI 20.3. Configurazioni di sistemi MIDI 20.3.1. Daisy chaining 20.3.2. Daisy chaining con un sequencer 20.3.3. Configurazione con MIDI Thru Splitter Box 20.3.4. Configurazione con Interfacce MIDI estese 20.4. Messaggi MIDI 20.4.1. Channel Voice Messages 20.4.2. Channel Mode Messages 20.4.3. System Messages 20.4.3.1. System common 20.4.3.2. System real time 20.4.3.3. System Exclusive http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60459 (8 of 28)03/02/2006 9.46.30

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20.5. General MIDI 21. Audio 3D 21.1. Introduzione 21.2. Il sistema Surround 21.2.1. Dolby Motion Picture Matrix Encoder 21.2.1.1. Codifica 21.2.1.2. Decodifica 21.2.1.3. Caratteristiche della codifica Dolby Motion Picture Matrix 21.2.2. Dolby Pro Logic e Dolby Digital 21.2.3. Missaggio in Dolby Pro-Logic con un normale mixer 21.2.4. Riepilogo dei principali sistemi surround 21.3. Tecniche di registrazione binaurale 21.4. Tecniche di riproduzione binaurale 21.4.1. Q - Sound 21.4.2. RSS - Roland Sound Space system 21.5. Il sistema Ambisonics

Appendici A. Grandezze fisiche B. General MIDI - Specifiche del formato C. L'Audio su Internet D. Glossario dei termini Audio

Avanti Capitolo 1. Teoria del suono visto 69520 volte alle ore 14:15:24

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ciao ottimo sito molto interessante ma non riesco a studiare sul pc, volevo sapere il prezzo del libro e del cd grazie. finalmente un sito completo grazie ottimo. scritto da gianluca alle ore 12:10:02 Non c'è che dire, prorpio un gran bel lavoro! Complimenti! Però vorrei sapere il costo totale per ordinare la versione su CD-ROM e come fare per ordinarla. Grazie. scritto da Francesco alle ore 20:50:55

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Complimenti per il blog, curato e ricco di VERE NOZIONI del suono,mai visto niente di simile scritto da massimo alle ore 01:10:47 Ciao, ho letto/studiato attentamente tutto le lezioni publicate e le ho trovate utili e interessanti! C'è una sola cosa che mi lascia perplesso, alcuni capitoli rimangono incompleti, cioe il testo non è completo. Infatti manca dal 1.8.5 al 1.10.4, dal 2.4.4 al 2.5, dal 6.3.7 al 6.4, dal 7.3 al 7.3.5, dal 10.6.1.2 al 10.7, dal 11.7 al 11.8, dal 15.5.1 al 15.6.4, dal 16.6.5 al 16.6.8, dal 18.7 al 18.10.3. scritto da Riccardo alle ore 13:00:02 Salve Marco ho comperato il cd da te ,complimenti vivamente ancora per il tuo lavoro.... Volevo chiedere se esiste una relazione per ricavare un formula relativa all'spl massimo che otteniamo facendo molte prove per le gare dbdrag ,su un ambiente come l'auto,la sua frequenza di risonanza diversa da auto e auto, il box-diametro altop.-airport accordato alla frequenza auto la sensibilità deldiffusore e la potenza del suo amplificatore. Parlando con molti altri miei coleghi fino ad ora esistono solo prove e prove e qualcosa di aprossimato per partire con il piede giusto... Io ho prelevato molti di questi dati e sono convinto che esista 1 formula "magica" per raccogliere tutto il nostro lavoro e dire che: in quella vettura fiat punto da circa 3300litri con fs di risonanza tra i 59/61hz ci vuole un box da circa55litri, con un sub da 38cm con 2 bobine da2 ohm e un airport da 16cm di diametro ,pilotato da un ampli da 5000w rms al carico di 1 ohm facciamo 153,4 db di spl! Chi fa spl a WORLD RECORD danno molte spiegazioni teoriche ,bla bla bla, anche funzionali ma qualcosa che lega una formula aprossimata non esiste? grazie Moreno Zanon staff Xtreme scritto da moreno alle ore 17:16:14 Questo sito non è utile per la mia tesi. scritto da alle ore 23:51:08 il sito è stupendo ma non ciò capito 1 cazzo,sono un ragazzo di 16 anni che suona la chittarra e vuole imparare a fare un misero distorsore di suono... aiutatemi scritto da pikerto alle ore 22:50:28

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Complimenti. Dopo un breve sguardo ho trovato il tutto veramente di ottimo livello. Pregasi cortesemente comunicare prezzo del CD con relativa spedizione. saluti e grazie. scritto da Antonio alle ore 12:36:50 si può avere tutto il corso su file pdf? potrei avere informazioni anche sul costo del cd? grazie scritto da Marco alle ore 17:57:47 Sono un Ingegnere chimico con la passione per la musica, a dicembre dovrebbe uscire il mio primo album. Ho acquistato il libro e lo trovo molto interessante... come punto di partenza, chiare e semplici le spiegazioni, fluente e ben organizzato il discorso. Sarebbe così cortese da indicarmi altra manualistica per approfondire i vari aspetti trattati nel libro? Grazie. scritto da Gabriele Caspani alle ore 14:27:58 Trovo il tuo sito altamente interessante,non c'è dubbio che tu sia un professionista in campo audio.Mi sono imbattuto nel tuo sito perche cercavo spunti per una tesina sull'audio professionale che non sia scontata mi chiedevo se potevi aiutarmi.Spero in una tua risposta a Presto. scritto da Ludovic alle ore 11:12:14 senza parole!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! scritto da marco alle ore 21:22:52 come acquistare e prezzi di libro cd libro+cd grazie paolo scritto da paolo alle ore 10:16:30 Ciao, bellissimo decisamente. quanto costa il cd? scritto da Andrea Berlanda alle ore 11:17:46

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Veramente fatto bene ma è troncata proprio la parte che mi interessa di più. Quanto costa il cd? scritto da Alessandro alle ore 08:42:57 VORREI CONOSCERE GLI ESTREMI ECONOMICI PER EVENTUALE ACQUISTO DEL CORSO GRAZIE E COMPLIMENTI IL CORSO E' PROFESSIONALE E AL CONTEMPO COMPRENSIBILE ANCHE PER CHI (COME IL SOTTOSCRITTO) NON HA VINTO PREMI NOBEL PER LA FISICA scritto da SILVANO SPANDRE alle ore 17:27:52 Grande....., un sacco di info utili, quanto costa il cd? Inoltre se qualkuno puo' inviarmi info relative a corsi di ingegneria del suono a Milano o dintorni mi farebbe un piacere immenso. scritto da Fabio alle ore 11:32:25 Il lavoro è davvero molto interessante e utile: sarebbe molto difficile trovare da solo così tante informazioni!!! potrei avere qualche informazione sul cd? grazie, albino scritto da Albino alle ore 10:29:06 Gentilmente vorrei avere un contatto per dei consigli nella scelta di mirofoni con taglio ai rumori nelle autovetture grazie Riccardo scritto da riccardo alle ore 16:07:19 Ciao!Aton Dino Verga Danza presenta "CORPO" coreografia Luca Russo, musica Adel Karanov il 5,6 e 7 a Teatro Furio Camillo Roma. vedi: http://www.ecodellaquarta.it/modules/sections/index.php? op=viewarticle&artid=61 Ciao! Appresto! Adel scritto da Adel alle ore 16:37:09

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Studio ing elettronica e cerco una specializzazione in ing del suono.Ma dove posso andare restanda in Italia?????Complimenti per il sito. scritto da valentina alle ore 00:08:50 ciao, complimentoni sul sito, veramente bello!! Una domanda: sono iscritto al primo anno di ingegneria industriale curriculum automazione, volevo sapere in che università esiste ing. del suono... A Trieste non c'è!! scritto da Riccardo alle ore 18:29:01 Ciao a tutti.Volevo chiedere se qualcuno di voi sa come (in un live con 2 tastiere mono e mixerino 8 canali a fianco)poter ascoltare continuamente il mio segnale in cuffia senza pero' che arrivi al mixer del fonico...per provare i suoni...e poi mandarlo di nuovo al fonico. grazie...ciao... scritto da luka alle ore 20:22:08 Ciao Marco ! Sono tutt`ora un grande utilizzatore e fan del tuo sito. Volevo comunicarti la nascita di un portale nuovo di musica elettronica dove si potra aprofondire la parte di storica della musica elettroacustica e tra non molto sara` disponibile ascoltare lezioni di analisi e storia della musica elettronica in italiano. Il sito è principalmente opera di Silvyane Sapir. Sicuramente faro mettere su quel sito il tuo link, cosi i registrati potranno studiare la fisica acustica collegandosi direttamente al tuo. appresto e se vuoi iscriviti anche tu : http://mercurio1.garamond.it/ Appresto Adel scritto da Adel alle ore 22:13:42 Non è che mi sapete dire il funzionamento dell'humbacker? Cioè come fa ad eliminare il rumore della rete, è passivo? scritto da piferi alle ore 20:50:53 Non è che mi sapete dire il funzionamento dell'humbacker? Cioè come fa ad eliminare il rumore della rete, è passivo? scritto da piferi alle ore 20:50:24

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GRAZIEEE!!!!!! scritto da silvia alle ore 00:31:23 grazie per l'aiuto - bel lavoro complimenti scritto da oscar alle ore 20:47:18 Ciao Marco, tantissimi complimenti per il sito e per gli ottimi contenuti! A presto :-) Gianfranco & Silvia scritto da Gianfranco alle ore 12:10:54 Ciao Marco !!! Il tuo lavoro mi è di grande aiuto per lo studio e la produzione di nuove composizioni e sperimentazioni. Grazie!!! Ti invito a dare un ascolto alle mie ultime produzioni musicali per ATON-DinoVergaDANZA sul pulsante elettronica colta dell'archivio musica di www.adelkaranov.com Appresto !!! Adel scritto da Adel Karanov alle ore 13:07:17 Siete grandi... un grazie immenso!!! scritto da Peppe83_FOX alle ore 21:28:00 veramente tanti complimenti, mi è quasi venuto un orgasmo!! COMPLIMENTI scritto da LORY alle ore 11:00:55 sono davvero senza parole.. davvero bel LAVORONE, complimenti!! scritto da Giorgio alle ore 12:25:31

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complimenti. potrei sapere prezzo e modalità di acquisto per la versione in cd o dvd? grazie scritto da pierpaolo alle ore 10:05:14 SENZA PAROLE.....STUPEFACENTE!!!! scritto da STE' alle ore 17:26:53 C'è una grandissima quantità di informazioni interessanti e spazia a 360° nel panorama dell'ingegneria musicale pur rimanendo accessibile anche ai non addetti ai lavori! Per caso tra gli autori c'è qualcuno che ha seguito corsi di fisica musicale all'università di Roma La Sapienza? Qui ho trovato argomenti molto interessanti che in quei corsi non vengono affrontati... complimenti. scritto da Tiziano alle ore 20:33:31 Il corso è molto interessante gradirei sapere il przzo del corso su cd e le modalità di acquiso grazie. scritto da roberto alle ore 18:34:56 cmq non voglio fare il solito neanche ingegnere criticone..a me il sito piace e ti faccio i miei complimenti.. ciao scritto da michele alle ore 15:29:10 metodi sperimentali e sui metodi di calcolo del campo sonoro..(E.F.,SEA, BEA,SUCCI,etc)..oppure qualcosa sulle tecniche di calcolo dell'isolamento dalle vibrazioni(a basse e alte frequenze a 1 e n GDL) scritto da michele alle ore 15:27:26 studio ingegneria meccanica ho letto qualcosa e mi piace quello che c'è scritto..anche se ci vorrebbe qualcosa di piu' specifico sui meccanismi di irradiazione efficienza e trasmissione attraverso barriere..penso ci vorrebbe anche una appendice sui scritto da michele alle ore 15:23:39

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studio ingegneria meccanica ho letto qualcosa e mi piace quello che c'è scritto..anche se ci vorrebbe qualcosa di piu' specifico sui meccanismi di irradiazione efficienza e trasmissione attraverso barriere..penso ci vorrebbe anche una appendice sui scritto da michele alle ore 15:23:38 studio ingegneria meccanica ho letto qualcosa e mi piace quello che c'è scritto..anche se ci vorrebbe qualcosa di piu' specifico sui meccanismi di irradiazione efficienza e trasmissione attraverso barriere..penso ci vorrebbe anche una appendice sui scritto da michele alle ore 15:23:24 complimenti per il sito scritto da michele alle ore 15:20:30 Ho appena iniziato a dare un' occhio ma meriti complimenti per la pazienza e la volgia di spiegare. Bravo! scritto da Marco alle ore 16:45:47 Sto studiando "Tecnologie analogiche e digitali per il trattamento del suono" al politecnico "Scientia et Ars" di Vibo Valentia ed ho trovato questo sito di grandissimo aiuto per la semplicità di linguaggio e la facilità di comprensione . GRAZIE. Con questo aiuto svolgerò di sicuro un esame migliore ! scritto da maria teresa alle ore 11:23:38 Ehm ..Scusate... Dimenticavo ... QUANTO COSTANO I CD !!!!!!!!!!!!!!!! Vorrei sapere il prezzo per cortesia compreo costi di spedizione per Austria . Grazie per una risposta ..e di nuovo i miei VERI E SINCERI COMPLIMENTI !!!! BRAVO ! Globe scritto da Globe alle ore 17:17:13

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Saluti dall´Austria a tutti i tecnoaudiofili SONO IMPRESSIONATO , SENZA PAROLE UNGLAUBLICH ! WAHNSIN ! SPITZE ! Ma dove hai trovato tutta la energia per fare questo lavoro ??? Veramente i miei complimenti e per fortuna che CAPISCO L´ITALIANO !!! P.s. Messaggio per tutti ! Sto´ cercando notizie tecniche per costruirmi un syncronizer per AKAI MG1214 ( che ho in parte modificato per usare con bus di registrazione digitale , per la registrazione live) Grazie per una risposta : E-mail = [email protected] scritto da Globe alle ore 17:14:26 Tanti complimenti per questo lavoro cosi approfondito, dettagliato e soprattutto fatto con amore e tanta pazienza. Trovo che sia la cosa piu` utile del web. Adel scritto da Adel Karanov alle ore 23:07:25 Bellissimo!!!!!! Quanto costa il CD??? ........sarei interessato a prenderlo!! scritto da Andrea alle ore 17:26:33 Bellissimo!!!!!! Quanto costa il CD??? ........sarei interessato a prenderlo!! scritto da Andrea alle ore 17:26:12 Ti ringrazio per questo sito, è proprio quello che mi serviva. Devo fare una ricerca per la scuola sui microfoni e la tua pagina è molto completa. Grazie scritto da Simonsin alle ore 19:47:22 oggi ho scoperto il Suo lavoro. mi accingo a introdurmi alle radici del suono. scritto da davide alle ore 08:28:23

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Complimenti per questo meraviglioso Blog, l'ho trovato davvero ottimo e sta soddisfando tutte le mie voglie di conoscenza in campo di suono. A proposito, qualcuno può indicarmi una specie di *indirizzo universitario* per diventare a tutti gli effetti tecnico del suono, essere riconosciuto come tale per trasformare una grandissima passione in un lavoro? Grazie a chi mi risponderà. scritto da Domenico alle ore 21:15:29 Mi unisco a tutti i complimenti già fatti. Grazie. Ho fatto per 7 anni il tecnico audio da autodidatta in un buon service locale ma ciò che ho letto mi ha veramente arricchito. Oggi ho cambiato lavoro ma ciò che ho letto lo utilizzerò con i miei ragazzi in oratorio dove stiamo completando un sala prove/studio di registrazione ad un buon livello e dove a parte i veri corsi musicali attiverò un corso di fonia.... Grazie ancora. Dome scritto da Dome alle ore 13:19:46 non so chi tu sia marco sacco,ma quello che hai fatto mi sta salvando la vita!!!! grazie mille sky scritto da skymind alle ore 01:01:14 Non ho parole...mi e scappato forse qualcosa? Complimenti! siete dei veri professionsti come il sottoscritto. Terremo conto del vs sito. scritto da SSL4048 alle ore 21:41:44 Semplicemente "GRAZIE" scritto da Enrico alle ore 22:26:58 Ciao vorrei per cortesia ricevere le indicazioni per acquistare il corso audio multimediale su cdrom grazie scritto da davide alle ore 12:25:30

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VOGLIO IL CD SUBITO QUANTO COSTA ? COME DEVO FAREEEE scritto da PINO alle ore 12:50:37 COMPLIMENTI NON CI SONO PAROLE FINALMENTE QUALCUNO CHE SA E CHE DA scritto da pino alle ore 12:49:39 Complimenti gran bel sito, interessante e molto istruttivo, soprattutto molto chiaro ! scritto da Diego Spagnoli alle ore 11:30:06 GRAN BEL SITO! SEI FORTE MARCO. scritto da BENDER alle ore 11:11:36 scritto da alle ore 12:47:29 Assolutamente formidabile. scritto da Pink Freud alle ore 15:28:24 Non riesco a trovare le parole per complimentarmi con l' autore di questo meraviglioso lavoro... Mi piacerebbe sapere quanto costa il CD. scritto da Vodo alle ore 13:23:06 Spero basti questo: non ho parole!!! scritto da Matteo alle ore 18:23:33 Ho finito di recente un corso per tecnico del suono e credo che consultero' spesso questo sito! COMPLIMENTI! scritto da Massimiliano alle ore 15:47:50

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Approfondito e chiaro a una prima lettura scritto da Giuseppe Ricci alle ore 08:02:33 Hello, The link to Stan White Audio in your list is wrong. The correct link is http://www.stan-white.org Thank you! Hermann scritto da H.Ruwwe alle ore 23:52:22 Ciao,mi interesserebbe acquistare il cd rom,è possibile?Aspetto risposta. Grazie. scritto da FABIO ZANABONI alle ore 14:52:31 Blog eccellente:complimenti! Domenico Raschellà Sound Designer CDS Design Loudspeakers scritto da Domenico alle ore 16:40:02 bravooooo scritto da fabio alle ore 22:51:40 Ho trovato per la prima volta un sito che mi spiega dettagliatamente cosa si intende per suono!!!!Grazie. Dopo aver fatto l' esame di teoria dei segnali grazie a voi potrò progettare qualcosa. scritto da Raffaele alle ore 10:48:08 c'è tutto! veramente una valanga di complimenti: gli articoli sono chiari ed approfonditi in modo molto professionale. il tutto è poi contornato da immagini semplici ed esaustive. manna dal cielo per audiofili e studenti!! grazie! scritto da ram alle ore 11:38:27

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Da sempre appassionato di tutto ciò che riguarda il "suono": che appetito!!! Come si acquista e quanto costa il cd-Rom?? scritto da Giuseppe Massa alle ore 16:12:02 Spettacolo!!!!! Potrei avere info sull'acquisto ed il relativo costo dei cd-rom? Grazie!!!!! scritto da Ingrid alle ore 12:44:42 Un lavoro da pauraaaaaaa!!! NON CI SONO LE PAROLE..... Grazie veramente e complimenti.... Ciao scritto da Monzo alle ore 16:20:31 Complimenti! Sono un laureando in ingegneria meccanica ( per di più musicista) e sto preparando la mia tesi su un argomento di acustica...è bello vedere tanto sapere condiviso con tutti. Bravo! scritto da Francesco alle ore 11:45:30 Ciao, stò preparando la tesina di maturità, sono incasinato perso!!! benomale che ci siete voi che mi avete dato una mano. complimentissimi!!!!!!!!!!! grazie scritto da Francesco alle ore 11:02:54 immenso!un pozzo di sapere! era ora che qualcuno condividesse tutto ciò. complimenti scritto da paolopini alle ore 12:41:27 sei un grande.hai realizzato un bellissimo lavoro.bravo!! scritto da andrea g alle ore 23:37:56

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Completo e ben strutturato. Anche se mi sembra che manchi la risposta o i suggerimenti per la soluzione dei problemi trattati. scritto da Dario alle ore 07:25:12 Complimenti .. se tutti facessero come te (condividessero il proprio sapere)si potrebbe vivere meglio .. scritto da Stefano alle ore 16:57:58 MOLTO MOLTO PROFESSIONALE E CHIARO. scritto da MINO alle ore 19:36:56 Complimenti sinceri!!Rossella scritto da Rossella alle ore 14:59:01 il sito e completo comlimenti anche per le spIegAZIONI scritto da simone alle ore 13:41:59 Semplicemente GRANDE!!!!! scritto da Franco alle ore 11:15:09 Siete Forti! scritto da Antonio alle ore 11:25:26 Insegno musica in una scuola comunale, sarebbe utilissimo avere in archivio nella nostra biblioteca il Vostro corso in Cd rom... Mi potete dare indicazioni su costi e modalità per averlo? Grazie Claudio scritto da Claudio alle ore 12:34:40 E' possibile sapere costo e modalità di acquisto? scritto da Marco alle ore 09:38:42

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Hai fatto benissimo. In effetti è quello che serviva, un po' di feedback su errori e inesattezze. Verificherò quello che mi dici e apporterò le necessarie correzioni. Grazie ancora. P.S. Invito tutti coloro che hanno conoscenze tecniche sugli argomenti trattati a segnalarmi qualsiasi cosa possa essere di aiuto a migliorare il Corso scritto da Audiosonica alle ore 13:15:47 Salve mi chiamo Valentino, e sono un ing. Elettronico, appassionato di musica elettronica e ing. del suono.Ti faccio i complimenti per il lavoro mastodontico ma ti devo tirare le orecchie!! Ho dato un’occhiata in generale ma ho letto tutto sulla parte riguardante i “fondamenti di elettronica”.Hai fatto un errore per quanto riguarda il transistor, Lo schema del PNP è errato (la freccia va dall’emettitore alla base) e ancora più sbagliata è la spiegazione sul funzionamento.Nella base arriva il segnale che deve essere amplificato (la corrente è dell’ordine dei microampere per un comune BJT ), e tra collettore ed emettitore è applicata la tensione d’alimentazione, che naturalmente non può essere superata dal segnale che è amplificato(che in uscita ha una corrente che è dell’ordine dei microAmpere per un comune BJT, cioè 1000 volte superiore). Spero che non ti sia offeso seti ho fatto questa correzione ma è importante che, se le persone devono imparare qualcosa la imparino in modo corretto, altrimenti è un sacco di lavoro che serve a poco. Cordiali saluti, Valentino Carcassi scritto da valentino alle ore 11:56:20 Ciao... segnalo una svista, i link alla lettera "L" sono quelli della lettera "S" nonostante la pagina Internet sia differente... complimenti e grazie cmq per il bel sito scritto da Flavio alle ore 14:42:24 completo e preciso. vivissimi complimenti. scritto da n. alle ore 21:40:20 Grazie di esistere scritto da Eduardo alle ore 11:13:48

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Complimenti davvero, molto completo a differenza di molti libri grazie! scritto da tiziano alle ore 12:28:43 Anzi, mi correggo,come si fa a leggere tutta la prima pagina? dopo l'1.10 e succ. non ci sono. Cmq è veramente un bel lavoro!!!!!!!!! scritto da alle ore 09:21:44 Non ci sono parole,ti dovrebbero dare una cattedra universitaria,facci sapere come poter avere il tutto! scritto da olorin alle ore 19:34:12 salve, cerco informazioni e foto sul procedimento di incisione dei dischi in vinile, qualcuno sa darmi aiuto? scritto da davide alle ore 12:31:03 Complimenti finalmente qualcuno che ha da insegnare e lo fa! scritto da Daniel alle ore 13:38:37 Ma ti te ce mannaaaaaa!!!! Fantastico....penso che meriti molto piu che un semplice complimento... scritto da Sinclair alle ore 00:50:49 Passive Crossover Network manufacturer fron Argentina scritto da Daniel Luisi alle ore 02:00:14 SEI UN GENIO. CE NE FOSSERO DI PAZZI FUSI COME TE IN GIRO !!!!! scritto da skizzograf alle ore 01:50:56

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sensato ed interessante ..... incredibile!!!!!!!!!!!! Salvatore scritto da Salvatore alle ore 10:16:43 fantastico. Complimenti per l'impegno scritto da pampers alle ore 12:42:23 Eh si........hai fatto proprio un lavorone!!!! Complimenti scritto da enrico alle ore 22:14:05 NON L' HO ANCORA LETTO MA DAL DETTAGLIO SEMBRA UNA VERA CHICCA. BRAVI! scritto da SCARPANTIBUS alle ore 10:22:44 ragazzi, complimenti! Mitico sito!!! scritto da alle ore 00:13:08 Grtandissimo lavoro effettutao con cura certosina!! Facci sapere il prezzo e come ordinare il cd!! Compli di nuovo!! scritto da Daniele alle ore 09:28:38 Ottimo!Assolutamente utile a tutti! Se ci fosse un modo per salvare tutta la guida in un'unico file zip sarebbe la cosa migliore! scritto da Mike alle ore 02:59:53

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Tu sei matto! COme ti è venuto in mente di scrivere tutto ciò? Bravissimo!!! Complimenti. Così finalmente iniziamo a far capire qualcosa alla gente. Red scritto da Red alle ore 01:12:08 la bibbia! grazie mille scritto da metalheart alle ore 17:32:31 "madonna benedetta dell'incoroneta" come direbbe lino banfi. Un lavoro titanico e infinitamente utile, che dire, un must assoluto. Grazie eh. scritto da Jamba alle ore 10:12:35 Un sito enorme e pieno di info utili Grande! scritto da Luca alle ore 08:41:43 Pazzesco. Cercavo info sull'audio per scrivere due righe sul mio blog (diario on-line del cortometraggio in 16mm che farò) riguardo l'audio della presa diretta e mi sono imbattuto in questo blog...COMPLIMENTI!!! scritto da Alessio alle ore 22:57:32 complimenti, infiniti immensi complimenti scritto da krell alle ore 17:44:53 CHE DIRE.....CI VOLEVA QUALCUNO CHE SI INPEGNASSE SERIAMENTE, COMPLIMENTI VIVISSIMI. GRAZIE PER ESISTERE. ALEX scritto da ALEX alle ore 13:40:40 Veramente interessante complimenti.. adesso basta darci sotto. scritto da ale alle ore 21:25:56

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Mi sembra molto interessante e professionale! Spero di avere il tempo di farlo. Angelo scritto da angelo ditta alle ore 21:35:02 MOstrusamente bravi! scritto da Pancarre alle ore 16:20:30 Complimenti per la grafica del blog!!! scritto da gravità0 alle ore 16:24:05 accidenti quante voci io volevo travre solo una kosa vabè... mi arangerò scritto da tyrant88 alle ore 17:07:45 Complimenti! Un lavoro davvero interessante!!! Gisella scritto da gisella alle ore 09:07:05 Già l'idea mi sembra eccezionale: COMPLIMENTI. scritto da Paolo alle ore 21:14:04 Complimenti per il sito! FinaLMENTE QUALCOSA DI VERAMENTE INTERESSANTE SULLA RETE! grazie! scritto da Fausto alle ore 20:10:31

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Questo blog è dedicato all'Ingegneria del suono. Qui troverete anzitutto un corso multimediale su questa materia. Se volete saperne di più riguardo a questo progetto potete riferirvi al Menu principale, mentre se volete accedere direttamente agli argomenti del corso potete partire dall'indice cliccando qui [Indice]. Altrimenti è possibile stabilire un percorso di navigazione a partire dalle Aree tematiche. Menu principale " Il

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1.1. 1.2. 1.3. 1.4.

Introduzione Cos'è il suono Propagazione del suono nell'aria Proprietà del suono 1.4.1. Frequenza 1.4.2. Periodo 1.4.3. Lunghezza d'onda 1.4.4. Ampiezza 1.4.5. Fase 1.4.6. Velocità 1.5. Combinazione di sinusoidi pure 1.6. Rappresentazione tempo - frequenza 1.7. Contenuto armonico di una forma d'onda 1.8. Forme d'onda 1.8.1. Sinusoide pura 1.8.2. Onda quadra 1.8.3. Onda a dente di sega 1.8.4. Onda triangolare 1.8.5. Ipertoni 1.9. Inviluppo del suono 1.10. Comportamento del suono 1.10.1. Riflessione 1.10.1.1. Riflessioni all'interno di una stanza 1.10.2. Rifrazione 1.10.3. Diffrazione 1.10.4. Assorbimento

1.1. Introduzione Questa sezione introduce il suono come entità fisica e ne illustra le proprietà principali. Verrà inoltre fatta una panoramica dei suoni elementari e delle loro caratteristiche che sono alla base di tutti i suoni complessi. Infine verrà descritto il comportamento del suono quando interagisce con ostacoli che si trovano lungo la sua direzione di propagazione.

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1.2. Cos'è il suono Una prima definizione che possiamo dare è che quello che noi percepiamo come suono è una variazione, rispetto ad un valore costante, nella pressione dell'aria. Quando questa variazione viene ripetuta ciclicamente un certo numero di volte in un intervallo di tempo, che definiremo meglio in seguito, percepiamo un suono. Affinchè un suono si possa propagare ha bisogno di un mezzo che lo trasporti; l'aria è uno di questi in quanto le sue particelle, come vedremo, si trasmettono l'un l'altra la vibrazione generata dalla sorgente sonora e la propagano nello spazio. Questo significa che qualsiasi mezzo, solido, liquido o gassoso che sia, è in grado di trasportare il suono, influendo sulla sua velocità a seconda della sua densità. Come mezzo di riferimento per i nostri esempi considereremo l'aria essendo quello con cui avremo a che fare nei casi pratici.

1.3. Propagazione del suono nell'aria Il suono si propaga nell'aria mediante collisioni multiple tra particelle. Consideriamo di avere un altoparlante e sia questo la nostra sorgente sonora. Il magnete si muove avanti e indietro seguendo l'ampiezza del segnale elettrico che viene applicato all'induttore su cui si appoggia (per una dettagliata descrizione rimanda alla sezione relativa agli altoparlanti [Sistemi di diffusione sonora] ). Così facendo sposta delle particelle d'aria comprimendole prima e dilatandole poi:

Compressione e dilatazione di particelle nell'aria

Seguiamo la propagazione del suono a partire dalla sorgente sonora (l'altoparlante), per fissare le idee supporremo che prima avvenga una compressione verso destra, poi una dilatazione verso sinistra:

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Movimento di un altoparlante

L'altoparlante si muove e spinge le particelle d'aria che si trovano alla sua destra (fase a) operando una compressione. Queste, a loro volta vanno a spingere le particelle che sono a loro vicine e trasferiscono loro l'energia che hanno ricevuto l'altoparlante. In seguito l'altoparlante torna indietro ed esegue una compressione nel verso opposto ovvero una dilatazione verso sinistra (fase b) e nel fare ciò crea una depressione davanti a se che viene colmata dalle particelle d'aria che si trovano nelle immediate vicinanze. Queste particelle che si muovono creano a loro volta una depressione alla loro destra e così via. Questo procedimento fa sì che la particelle trasmettano l'energia oscillando e non muovendosi fisicamente nella direzione di propagazione del suono. Potrete facilmente convincervi di questo pensando ad un tappo di sughero in uno specchio d'acqua in cui tirate un sasso. Vedrete che il tappo oscilla su e giù man mano che l'onda generata dal sasso si propaga ma rimane immobile rispetto alla direzione di propagazione dell'onda. Se l'altoparlante è pilotato da un segnale sinusoidale, la pressione atmosferica nelle sue vicinanze avrà l'andamento descritto dalla figura seguente:

Andamento sinusoidale della pressione atmosferica

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1.4. Proprietà del suono Nel paragrafo precedente si è visto come l'andamento della pressione atmosferica in corrispondenza di un altoparlante in azione possa essere visualizzato come una forma d'onda. Le forme d'onda possono arrivare ad essere molto complicate ma per fortuna tutte, e dico tutte, possono essere considerate come un'estensione di una forma d'onda molto semplice: la sinusoide, espressa nella sua forma più generica dalla seguente formula: Equazione 1.1. Equazione della sinusoide

Questa ha una serie di proprietà che ci accingiamo ad enunciare e a descrivere: 1. Frequenza (f) 2. Periodo (T) 3. Lunghezza d'onda (λ) 4. Ampiezza (A) 5. Fase (φ) 6. Velocità (v)

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1.4.1. Frequenza

E' letteralmente il numero di cicli che vengono compiuti dall'onda in un secondo dove un ciclo si intende composto da una semionda positiva e una semionda negativa. Viene misurata in Hz[1/sec], un'onda di frequenza pari a 1Hz compie un ciclo ogni secondo. La figura seguente mostra una sinusoide di frequenza pari a 5 KHz:

Sinusoide di frequenza 5 Hz

1.4.2. Periodo

È il tempo impiegato per compiere un ciclo completo. Vale la relazione: Equazione 1.2. Periodo di una sinusoide

La figura seguente mostra la durata del periodo di una sinusoide:

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Periodo di una sinusoide

1.4.3. Lunghezza d'onda

Definita come la distanza tra due punti corrispondenti (per esempio due massimi successivi) lungo la forma d'onda. Il suo valore può essere calcolato a partire dalla formula seguente: Equazione 1.3. Lunghezza d'onda di una sinusoide

dove: c = velocità del suono nel mezzo che si sta considerando (nell'aria è 344 m/sec). Per cominciare ad avere un'idea delle dimensioni che vengono tirate in ballo possiamo considerare un'onda di frequenza 1Hz che viaggia nell'aria. Per la formula di prima avremo che: Equazione 1.4. Calcolo della velocità del suono

cioè ogni ciclo l'onda si estende per 344 m, due stadi da calcio!! (Come vedremo l'orecchio umano comincia

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a percepire suoni di frequenza superiore ai 20-30Hz quindi lunghezze d'onda di 15-18 metri.) La figura seguente mostra la lunghezza d'onda di una sinusoide:

Lunghezza d'onda di una sinusoide

1.4.4. Ampiezza

E' la misura dello scostamento massimo dalla posizione di equilibrio. Ampiezze maggiori corrispondono a volumi più alti. Esistono due tipi misura delle ampiezze. La prima è una misura di tipo assoluto ed è detta ampiezza di picco. Questa misura effettivamente il punto in cui si l'onda ha ampiezza massima. La seconda è una misura sull'ampiezza come viene percepita dall'orecchio. Si parla in questo caso di ampiezza efficace (RMS, Root Mean Square), in formule: Equazione 1.5. Ampiezza efficace

La figura seguente mostra l'ampiezza di una sinusoide:

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Ampiezza di una sinusoide

1.4.5. Fase

Questa grandezza è sempre una relazione tra due forme d'onda. Per capire questo concetto occorre spiegare come viene costruita una forma d'onda sinusoidale. Per fare ciò faremo riferimento alla figura seguente:

Grafici fase

Immaginiamo che il punto A si muova lungo la circonferenza in senso antiorario a partire dal punto a 0 gradi. Se α è l'angolo avremo che i segmenti proiezione del punto A sugli assi x e y saranno rispettivamente:

quindi quello che vedete nel grafico (a) non è altro che la

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lunghezza della proiezione del punto A sull'asse delle ordinate (y) al variare dell'angolo. Immaginate ora di far ruotare il punto A in senso orario, la sua proiezione sulle y sarà all'inizio negativa e avrà l'andamento della figura (b). Ora possiamo dare un'altra interpretazione della frequenza dicendo che sarà il numero di volte che il punto A compie un giro completo in un secondo. L'ampiezza massima si avrà sempre a 90o indipendentemente dalla frequenza, più in generale possiamo dire che la fase non dipende dalla frequenza. L'equazione che lega la fase al tempo è: Equazione 1.6. Relazione tra fase e tempo

Esempio 1.1. Legame tra ritardo e fase Per dare un esempio della sua utilità possiamo calcolare il ritardo necessario affinchè due sinusoidi di frequenza 100Hz arrivino sfasate di 90o: Sostituiamo i valori nell'equazione e risolviamo: Equazione 1.7. Calcolo del ritardo tra due sinusoidi

1.4.6. Velocità

Si è accennato che la velocità del suono nell'aria è di circa 344m/s. Più il mezzo è denso, più il suono si propaga velocemente e vedremo meglio nel seguito come questo fatto sia alla base del fenomeno della rifrazione [Rifrazione] . Un suono che si propaga all'interno di un mezzo ha una velocità di propagazione che dipende dalle caratteristiche del mezzo stesso. Ogni mezzo ha una sua tipica velocità del suono calcolata ad una temperatura costante di 23.24 oC. Questo serve come valore di riferimento in quanto al variare della temperatura, variano le caratteristiche del mezzo e dunque la velocità del suono al suo interno. Quando un mezzo viene riscaldato, alle sue particelle viene trasferita energia cinetica. Quando vengono in contatto con un fronte d'onda, le particelle del mezzo

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rispondono più prontamente alla sollecitazione e trasmettono dunque l'energia sonora ricevuta più velocemente. Ciò si traduce nella maggiore velocità del suono nel mezzo. Mediamente si riscontra un aumento (diminuzione) di velocità di 0.6 m/s per ogni incremento (decremento) di un grado C della temperatura del mezzo.

1.5. Combinazione di sinusoidi pure La sinusoide è la forma d'onda più semplice che possiamo immaginare, e come tale anche la meno interessante dal punto di vista dell'estetica del suono. Cerchiamo allora di complicare un pò le cose per renderle più interessanti. Si è detto di come qualsiasi forma d'onda sia riconducibile ad una combinazione (somma) di sinusoidi con opportuna ampiezza e fase. Questa è stata la straordinaria scoperta fatta dal matematico francese Jean Baptiste Fourier (1768 - 1830) Comunque, partiamo dal principio. Prendiamo due forme d'onda in fase. Se ricordate l'esempio del puntino che gira lungo la circonferenza in senso antiorario pensate a due forme d'onda generate da due punti che partono allo stesso istante e vanno alla stessa velocità:

Somma e differenza di sinusoidi

Vediamo che la somma delle due è una sinusoide di ampiezza doppia rispetto alle due precedenti. A livello di audio che succede? Sentiamo un suono alla stessa frequenza delle due http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60458 (11 di 25)14/09/2004 22.31.19

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onde componenti ma l'ampiezza doppia fa si che il volume sia più alto. Di quanto? Non del doppio, un pò meno ma di questo parleremo più avanti. Cosa succede se sommiamo due forme d'onda in controfase (pensate ai soliti due punti, uno girerà in senso orario, l'altro in senso antiorario)? Non avete bisogno di una risposta... Ancora troppo semplice? Va bene, prendiamo due forme d'onda sfasate di 90 gradi con diversa frequenza (una doppia dell'altra). Il suono seguente consiste in una sinusoide di frequenza pari a 1 KHz e una fase di 0o: Sinusoide [f=1 KHz, φ=0o]

Il suono seguente invece consiste in una sinusoide di frequenza doppia rispetto alla precedente, ossia pari a 2 KHz, e avente una fase iniziale di 90o: Sinusoide [f=2 KHz, φ=90o]

I grafici delle due forme d'onda sono confrontati nella figura seguente:

Confronto tra sinusoidi

Come detto, una caratteristica dei suoni è che possono essere sommati senza interferire l'uno con l'altro. Sommando i due suoni precedenti otteniamo un nuovo suono in cui è possibile distinguere chiaramente le due componenti sommate:

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Sinusoide somma di 1 KHz (0o)+ 2 KHz (90o)

Questa nuova forma d'onda ha l'andamento mostrato nella figura seguente ottenuto come somma delle due sinusoidi componenti:

Somma di due sinusoidi

1.6. Rappresentazione tempo frequenza Questa è forse la parte più importante per capire a fondo la natura di un suono. La trattazione matematica di questo argomento può diventare molto complessa, qui ci basterà accennare ai dettami fondamentali tralasciando i rigori imposti dalla divulgazione scientifica. I grafici che abbiamo visto finora erano del tipo AmpiezzaTempo ossia descrivevano l'andamento dell'ampiezza al variare del tempo. Consideriamo ora un diverso approccio alla questione e vediamo come sia possibile rappresentare l'ampiezza in funzione della frequenza. Nel caso di una sinusoide pura di equazione y=A sin(2πft) possiamo senz'altro dire che sia la frequenza f che l'ampiezza A sono costanti. E allora in un diagramma AmpiezzaFrequenza, una sinusoide di ampiezza A e frequenza f la rappresentiamo come in figura mentre le due sinusoidi del'esempio precedente avranno una rappresentazione come nella figura che segue:

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Una rappresentazione Tempo Frequenza

Dunque una sinusoide è rappresentabile, in un diagramma Ampiezza-Frequenza, come un segmento di lunghezza pari all'ampiezza della sinusoide e posizionata sulla sua frequenza (questa frase farebbe inorridire qualsiasi fisico ma come già detto in questa sede non siamo interessati ai rigori scientifici quanto piuttosto alla comprensione generale dei fenomeni). Ora mettiamo insieme tutte queste cose. Immaginiamo un suono complesso cioè composto da tutte le sinusoidi da 20Hz a 20KHz ( questo è più o meno l'intervallo delle frequenze udibili dall'orecchio umano, quindi dal nostro punto di vista sono le uniche frequenze che ci interessano). Consideriamo un segnale sonoro complesso come quello mostrato nella figura seguente:

Andamento in tempo di un segnale sonoro complesso

Il suo spettro di frequenza varierà continuamente nel tempo e se immaginiamo di 'fotografare' lo spettro in un determinato istante avremo su un diagramma Ampiezza-Frequenza il seguente tipo di grafico:

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Spettro di frequenza di un segnale sonoro complesso

Un suono non sta mai fermo ma varia continuamente nel tempo. Ciò significa che ogni sinusoide componente varia la sua ampiezza e dunque varia anche la forma del grafico dello spettro. Questo spiega cosa si vede quando si osserva un analizzatore di spettro con tutti quei LED che sembrano impazziti. Vi sta mostrando l'ampiezza delle sinusoidi. Questo spiega anche cosa fa un equalizzatore grafico [Equalizzatore grafico] , amplifica o attenua (aumenta o diminuisce) l'ampiezza delle sinusoidi. L'intervallo 20Hz-20KHz è un intervallo continuo quindi in un equalizzatore ogni cursore controlla una banda di frequenze, più aumentano i cursori più le bande sono strette, nel caso ideale di infiniti cursori, ogni cursore controlla l'ampiezza di una singola frequenza o meglio della sinusoide a quella frequenza.

1.7. Contenuto armonico di una forma d'onda Quanto detto finora è riferito alla sinusoide come tassello fondamentale per mezzo del quale costruire il resto della realtà sonora. Un aspetto che contribuisce non poco a caratterizzare un suono sono le sue armoniche. Per illustrare questo concetto conviene riferirsi ad un caso pratico anche per cominciare un pò ad uscire dalle trattazioni puramente teoriche e cominciare a vedere in pratica cosa significhino questi discorsi. Consideriamo allora cosa succede quando la quinta corda di una chitarra viene pizzicata da un chitarrista. Diremo tutti che il chitarrista sta eseguendo un La ma fisicamente, cosa succede? La corda si è messa ad oscillare ad una frequenza di 440Hz. Ma allora com'è che non suona come una semplice sinusoide di frequenza pari a quella ma suona con il suono di una chitarra? La risposta comprende una serie di ragioni che si chiariranno via via. Sicuramente il contenuto armonico della nota suonata dal chitarrista non è uguale a quello di una semplice sinusoide. Quando una nota viene suonata su uno

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strumento viene sicuramente generata la frequenza corrispondente alla nota che viene chiamata fondamentale e insieme a questa vengono generate le armoniche cioè tutti i multipli interi di quella frequenza con ampiezza via via decrescente. Nel caso del La vengono generate le sinusoidi: ●

440 Hz Fondamentale (prima armonica)

●

880 Hz Seconda Armonica

●

1320 Hz Terza Armonica

●

... ... ...

●

n*440 Hz n-esima Armonica

Questo comportamento deriva dal fatto che la corda pizzicata dal chitarrista non oscilla solo alla frequenza fondamentale ma anche alle frequenze armoniche secondo la figura seguente:

Oscillazioni armoniche di una corda in vibrazione

La prima armonica è detta anche fondamentale e caratterizza la nota che effettivamente percepiamo, notiamo che è quella che ha ampiezza maggiore. La seconda armonica è ad una frequenza doppia rispetto alla fondamentale, ciò significa che la corda sta vibrando come in figura sovrapponendo questa vibrazione a quella fondamentale. Se state leggendo questo testo non dovreste essere completamente digiuni di nozioni musicali e dunque dovreste sapere che quando si aggiunge un'ottava ad una nota si ritrova la stessa nota di partenza, nel nostro caso un La (ovviamente più acuta, se non siete convinti di questo provatelo su un pianoforte). Dunque la seconda armonica è la stessa nota della fondamentale e aggiunge calore al suono. La terza armonica non è più un La e dunque contribuisce ad arricchire il suono.

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Dalla figura potete vedere come vengano generate le armoniche successive e notare come l'ampiezza di queste diminuisca all'aumentare della frequenza dell'armonica. In altre parole, se una corda di chitarra viene pizzicata, le armoniche che contribuiscono al suono in modo rilevante sono una decina. Le ampiezze delle armoniche successive rispetto all'ampiezza della fondamentale diventano trascurabili. Si può notare anche come al centro della corda si abbia una prevalenza di basse frequenze mentre ai lati prevalgano le alte. Questo è molto importante per esempio nel piazzamento dei microfoni: se dal rullante di una batteria volessimo un suono composto da alte frequenze punteremo il microfono verso il bordo mentre se volessimo un suono in cui prevalgano i bassi punteremo il microfono verso il centro. Gli amplificatori per chitarra possono essere valvolari o a transistor e troverete sostenitori accaniti sia del primo che del secondo tipo a causa del diverso suono che essi generano. I transistor tendono ad enfatizzare la terza armonica mentre le valvole enfatizzano la seconda e ora potete capire perchè questo influisca in modo così sostanziale sul suono.

1.8. Forme d'onda

1.8.1. Sinusoide pura

Percepita come un tono di frequenza pari alla frequenza della sinusoide. È facilmente generabile elettronicamente e viene spesso usata come strumento di test. Nei paragrafi precedenti sono stati già illustrati l'andamento e il suono prodotto nonché le diverse proprietà che la caratterizzano [Proprietà del suono] .

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1.8.2. Onda quadra

Si presenta come in figura:

Onda quadra

Come vediamo, il contenuto armonico dell'onda quadra è composto dalle sole armoniche dispari. L'ampiezza decresce con un andamento di tipo 1/f. Questo in via empirica significa che la seconda armonica (quella che ha frequenza tripla della fondamentale, quella a frequenza doppia non è presente) ha ampiezza pari a 1/3 della fondamentale, la terza pari a 1/5 e così via. Di seguito vengono presentati i suoni di un'onda quadra, una alla frequenza di 440 Hz (equivalente alla nota musicale La) e una alla frequenza di 1 KHz: Onda quadra (f=440 Hz)

Onda quadra (f=1 KHz)

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1.8.3. Onda a dente di sega

Onda a dente di sega

Nell'onda a dente di sega sono presenti tutte le armoniche, l'ampiezza di ogni armonica è pari alla metà dell'armonica precedente. Di seguito vengono presentati i suoni di un'onda a dente di sega, una alla frequenza di 440 Hz (equivalente alla nota musicale La) e una alla frequenza di 1 KHz: Onda a dente di sega (f=440 Hz)

Onda a dente di sega (f=1 KHz)

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1.8.4. Onda triangolare

Onda triangolare

Ha un contenuto armonico molto simile a quello dell'onda quadra. La differenza è che le ampiezze decrescono con un andamento del tipo 1/f2. Di seguito vengono presentati i suoni di un'onda triangolare, una alla frequenza di 440 Hz (equivalente alla nota musicale La) e una alla frequenza di 1 KHz: Onda triangolare (f=440 Hz)

Onda triangolare (f=1 KHz)

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1.8.5. Ipertoni

La differenza fondamentale con le armoniche è che gli ipertoni non hanno nessuna relazione con la frequenza fondamentale mentre le armoniche sono multiple di questa. Gli ipertoni dipendono fortemente dallo strumento che li ha generati e contribuiscono a caratterizzare il suono anche se hanno ampiezza minore delle armoniche.

1.9. Inviluppo del suono Con questo termine si intende l'andamento dell'ampiezza di un suono dal momento in cui viene generato a quando si estingue. Per introdurre questo concetto conviene considerare un esempio pratico. Il più eloquente è quello di uno strumento a corda, per esempio una chitarra. Dunque quando il chitarrista esegue una nota, la sentiamo scoccare quasi, poi piano piano la nota si estingue. L'andamento dell'ampiezza della nota suonata viene chiamato inviluppo ADRS (acronimo delle parole:Attack, Decay, Sustain, Release) e ha uno schema che può essere applicato a qualsiasi suono e strumento. Descriviamo le quattro fasi nel dettaglio ●

●

●

●

Attack: L'ampiezza raggiunge molto rapidamente il massimo Decay: Dopo l'attacco, parte dell'energia iniziale viene persa e l'ampiezza diminuisce. Sustain: L'ampiezza mantiene un livello quasi costante per un certo tempo. Release: L'ampiezza ricomincia a diminuire fino ad annullarsi.

Di seguito vediamo un esempio di inviluppo ADSR. Nella figura superiore, la forma d'onda di un suono viene circoscritta da una curva che descrive l'andamento

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dell'ampiezza e che in matmatica prende il nome di inviluppo. Data la simmetria della forma d'onda, se ne considera, ai fini della valutazione dell'inviluppo, la sola parte positiva

Inviluppo ADSR

Di seguito viene riportato il suono generato dalla quinta corda di una chitarra acustica (La) e la sua visualizzazione in tempo. Nota La suonata da chitarra acustica

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ottimo lavoro. scritto da frankc alle ore 15:58:32 Ma dov'è il paragrafo 1.10 "Comportamento del suono"? Comunque ottimo lavoro! ;oP scritto da Michele alle ore 17:02:17 ottimo lavoro ho apprezzato molto l'inserimento di esempi audio oltre che dei "soliti" disegni-grafici scritto da alle ore 11:43:29

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ciao, il lavoro è stupendo..parlavi di un corso da acquistare, dammi qualche news.... e poi una domanda, ho sentito parlare di dB htl, che sono? come si convertono? ciao francesco scritto da francesco alle ore 23:47:00 complimenti:mi sto avvicinando a questa materia perchè mi piace e stavo proprio cercando un corso on-line come questo. inutile dire che alcuni argomenti sono tagliati perchè sarebbe una ripetizione.AH ragazzi ma che volete di più insomma! vorrei sapere anch'io come si acquista la versione integrale in cd-rom! Grazie Cristian scritto da c ristian alle ore 23:10:24 ben fatto, molto comprensibile scritto da dj crarc alle ore 16:13:22 Complimenti per l'impegno!

scritto da cloigy alle ore 16:05:04 Finalmente un lavoro accessibile e immediato mi piacerebbe sapere il prezzo e come comprare il cd-rom scritto da Antonio alle ore 16:48:26 MI FA SCHIFO scritto da CAMILLA alle ore 20:35:16 ottimo scritto da ergsdr alle ore 23:17:40 Il capitolo è troncato perché i blog non accettano post di dimensioni maggiori di 64K. Comunque sul sito di audiosonica (www.audiosonica.com) sono presenti i capitoli 1 e 2 in versione integrale in quanto costituiscono la versione demo del corso scritto da audiosonica alle ore 18:38:06

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Come se fa ad anda avanti dopo la pima pagina???????!!!!!!!!!! scritto da alle ore 09:18:05 potete spiegarmi meglio la formula del rapporto tra ampiezza efficace e l'ampiezza assoluta? Perchè devo dividere per la radice di 2? scritto da Alessandro alle ore 14:07:47 Bravissimo! What a great job! Your effort is greatly appreciated. Keep up the great work!. From Los Angeles, California. scritto da Elli Bazini alle ore 01:27:30 alcuni capitoli non sono completi ma non dipende da me. Per dettagli: http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/67620 scritto da audiosonica alle ore 09:22:32 Complimenti per il Blog,molto esauriente e scritto con competenza!!Peccato che però alcuni capitoli vengano tagliati verso la fine.Mi rivolgo a chi ha scritto tale Blog,non potresti risolvere per favore tale inconveniente?Grazie. CIAO. scritto da Antonio alle ore 01:16:47 Ke faticata!!Cmq bello...no davvero bellissimo...il classico post ke kiunque dando una rapida okkiata può capire....per niente pesante...una cosa facile da leggere e soprattutto appassionanterrima!BRAVO...BRAVO... scritto da Kicca alle ore 13:51:30 un ottimo lavoro. Preciso, dettagliato, e al contempo accessibile anche a chi, come me, non ha strumenti tecnici impeccabili. Un vero aiuto. scritto da giancarlo alle ore 20:18:52 finalmente qualcosa di più concreto per noi appassionati di questa materia. un valido aiuto per chi non ha avuto altre occasioni. grazie scritto da germano alle ore 09:54:04

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Cavolo, non è giusto! mi spiego, per la maturità due anni fa ho fatto una tesina di 30pagine sul SUONO, dopo avermi letto un 100inaio di pag. (ovvero solo i primi tre capitoli di un libro di acustica. A quei tempi NON Avendo internet.... vabeh, l'esame andò bene (l'argomento nn c'entra un cavolo con il mio indirizzo di studio...). Non ho avuto il tempo di leggere, ma ho guardato le figure e mi sembra veramente un bel lavoro, compliments! se ti potesse interessare ti posso spedire la mia tesina (30pagine con figure). contatti al: vespadj(at)hotmail.com scritto da Vespa alle ore 12:12:42 Che dire? Un lavoro davvero encomiabile! scritto da Giacomo alle ore 11:04:48 fig. 1.4.1 : se sull'asse x c'è 1 secondo, sono 5 Hz, non 5 KHz... cap. 1.7 : se non sbaglio, il LA440 è quello al 5° tasto della prima corda. La quinta corda a vuoto suona un LA110 comunque sono dettagli... complimeti per il lavoro. scritto da Enrico alle ore 12:30:29

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Sommario 2.1. Introduzione 2.2. L'orecchio umano 2.2.1. Orecchio esterno 2.2.2. Orecchio medio 2.2.3. Orecchio interno 2.3. Percezione del suono da parte del cervello 2.3.1. Battimenti 2.3.2. Volume e frequenza percepita 2.3.3. Distorsione 2.3.4. Mascheramento 2.3.5. Effetto Doppler 2.3.6. Curve isofoniche 2.3.6.1. Descrizione delle curve isofoniche 2.4. Psicoacustica 2.4.1. Localizzazione di una sorgente sonora 2.4.1.1. Differenze di tempo (fase) 2.4.1.2. Differenze di ampiezza 2.4.1.3. Differenze nel contenuto armonico 2.4.2. Fusione binaurale 2.4.3. Effetto Haas 2.4.4. Ambiente 2.4.5. Soppressione della colorazione 2.4.6. Illusione dell'ottava 2.4.7. Effetto cocktail party 2.5. Lo spettro di frequenza

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2.1. Introduzione Questa sezione è divisa in tre parti. Nella prima viene descritto nel dettaglio il funzionamento dell'orecchio umano e il modo in cui trasforma un'onda sonora in un segnale elettrico che viene poi interpretato dal cervello. Nella seconda parte viene analizzata la modalità di percezione del suono da parte del cervello. In questo caso ha senso parlare di percezione in quanto questa non corrisponde alla realtà del suono ma ne è un'interpretazione condizionata dal funzionamento dell'apparato uditivo. Ad ulteriore conferma di questo fatto la terza parte di questa sezione svelerà alcuni meccanismi che modificano la percezione dello stesso suono al variare di alcuni parametri come per esempio la posizione della sorgente rispetto a quella dell'ascoltatore.

2.2. L'orecchio umano L'orecchio umano agisce da trasduttore nel trasformare energia acustica in energia meccanica prima e poi in energia elettrica. Gli impulsi elettrici arrivano attraverso delle terminazioni nervose al cervello che le elabora permettendo così la percezione del suono e, dulcis in fundo, l'ascolto della musica. L'apparato uditivo è composto da tre sezioni: l'orecchio esterno, l'orecchio medio e l'orecchio interno.

Orecchio umano

L'analisi del funzionamento di queste tre sezioni ci permetterà di capire il meccanismo di percezione del suono e saremo in grado di individuare quali parametri modificare sul suono che stiamo trattando per ottenere il risultato che vogliamo. A questo proposito consideriamo la situazione seguente. Supponiamo di eseguire un missaggio in cui è presente un flautino che ogni tanto fa capolino tra gli altri strumenti. Se vogliamo che sia una presenza eterea, avvolgente, indefinita, possiamo intervenire sul suono tagliandone le alte frequenze. Vedremo tra un momento che uno dei fattori più rilevanti per individuare la direzione di un suono è il suo contenuto di alte frequenze. Tradotto significa che riusciamo più facilmente ad individuare la direzione di un suono con un elevato contenuto di alte frequenze rispetto ad uno contenente solo basse frequenze. Dunque, se vogliamo che il flautino sia ben presente anche se lontano per esempio sulla destra del nostro mix, metteremo il pan-pot [Panpot] a destra e accentueremo le alte frequenze (facendo naturalmente attenzione a non snaturare la natura del suono...).

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 2. Percezione del suono

2.2.1. Orecchio esterno

Il primo organo che il suono incontra quando raggiunge l'orecchio è il padiglione auricolare. Questo offre una vasta superficie al fronte sonoro e permette di raccogliere un'ampia porzione del fronte d'onda. Per ottenere una superficie più ampia si portando le mani alle orecchie come viene istintivo fare quando si ascolta un suono molto debole. Il suono viene riflesso dal padiglione auricolare e concentrato verso il condotto uditivo la cui lunghezza è mediamente pari a 3 cm. Frequenza di risonanza del canale uditivo - C'è una formula empirica che restituisce la frequenza di risonanza [Frequenza di risonanza di un altoparlante] di un tubo al quale possiamo senz'altro approssimare il condotto uditivo. Ancora numeri, ancora formule ma il risultato di questo calcolo è di importanza assoluta dunque non mollate e seguite fino alla fine! La formula in questione dice che un tubo riempito di aria di lunghezza d ha una frequenza di risonanza circa pari a: Equazione 2.1. Calcolo della frequenza di risonanza del canale uditivo

Dalla lunghezza d'onda ricaviamo la frequenza di risonanza:

Siete ancora vivi? Se lo siete, avete appena scoperto che la frequenza di risonanza dell'orecchio umano è mediamente di 3KHz. Questo significa che quando un gruppo di frequenze di valore intorno a 3KHz arrivano all'orecchio, il canale uditivo entra in risonanza e dunque quelle frequenze subiscono una naturale amplificazione. Vedremo in quanti casi viene sfruttata questa grandezza in campo audio e allora sarete contenti di aver superato anche questo ostacolo per arrivare alla conoscenza di questo piccolo ma fondamentale valore.

2.2.2. Orecchio medio

Il condotto uditivo termina su una membrana, il timpano, che vibra in accordo con il suono che ha raggiunto l'orecchio. Alla parte opposta del timpano sono collegati tre ossicini chiamati: martello, incudine e staffa. Questi hanno la funzione di amplificare la vibrazione del timpano e ritrasmetterla alla coclea, un ulteriore osso la cui funzione verrà spiegata tra un momento. Questa amplificazione si rende necessaria in quanto mentre il timpano è una membrana molto leggera sospesa in aria, la coclea è riempita con un fluido denso e dunque molto più difficile da mettere in vibrazione. I tre ossicini sono tenuti insieme da una serie di piccoli legamenti che hanno l'ulteriore funzione di impedire che seguano una vibrazione molto ampia con il rischio di rimanere danneggiati nel caso in cui l'orecchio venga sottoposto ad una pressione sonora troppo elevata. Un'apertura all'interno dell'orecchio medio porta alla cosiddetta tuba di Eustachio che consiste di un canale che conduce verso la cavità orale. La sua funzione è quella di dare uno sfogo verso l'esterno in modo da equilibrare la pressione atmosferica ai due lati del timpano (ecco perché sott'acqua è possibile compensare la pressione esterna, che aumenta con la profondità, aumentando la pressione interna tappando il naso e soffiandoci dentro).

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2.2.3. Orecchio interno

Questa sezione dell'orecchio è deputata alla conversione dell'energia meccanica in impulsi elettrici da inviare al cervello per l'elaborazione del suono. L'ultimo dei tre ossicini di cui sopra, la staffa, è in contatto con la coclea attraverso una membrana che viene chiamata finestra ovale. La coclea è un osso a forma di chiocciola contenente del fluido (è dotata di tre piccoli canali circolari orientati secondo le tre direzioni dello spazio che vengono utilizzati dal cervello per la percezione dell'equilibrio dunque questa funzionalità esula completamente dalla nostra trattazione). Il fluido riceve la vibrazione dalla staffa attraverso la finestra ovale e la trasporta al suo interno dove è presente il vero organo deputato alla conversione dell'energia meccanica in energia elettrica: l'organo del Corti. All'interno dell'organo del Corti troviamo la membrana basilare che ospita una popolazione di ciglia, circa 4000, che vibrano in accordo con la vibrazione del fluido. Ogni gruppo di ciglia è collegato ad una terminazione nervosa in grado di convertire la vibrazione ricevuta dal fluido in impulsi elettrici da inviare al cervello per essere elaborati e percepiti come suoni. Il motivo per cui l'orecchio umano percepisce le frequenze in modo logaritmico deriva dalla composizione della membrana basilare. I gruppi di ciglia, chiamati bande critiche, infatti sono ognuno sensibili ad una finestra di ampiezza 1/3 di ottava dello spettro di frequenza. In altre parole la membrana basilare è suddivisa in settori ognuno sensibile ad una determinata banda di frequenza ognuna di ampiezza pari a 1/3 di ottava e si comporta come un analizzatore di spettro. Ogni volta che il suono aumenta di un'ottava, viene eccitata una parte della membrana sempre equidistante dalla precedente riproducendo così un comportamento di tipo logaritmico.

2.3. Percezione del suono da parte del cervello Senza entrare in discorsi filosofici che, per quanto interessanti non contribuirebbero a raggiungere le finalità di questo corso, diremo solo che la percezione di un suono, come quella della realtà del resto, è un concetto in gran parte soggettivo. Un suono in sé stesso è quello che è, ma la nostra percezione varia in quanto dipende da innumerevoli variabili. Alcune di queste variabili sono: la nostra posizione rispetto al suono, le condizioni del nostro apparato uditivo e soprattutto la forma che il cervello conferisce al suono. L'udito, al pari della vista che interpreta la luce, è capace di percepire solo una parte delle onde acustiche che ci circondano e dunque restituisce un quadro parziale. Inoltre le onde percepite vengono elaborate dal cervello che così 'interpreta' i suoni che deve elaborare. Nel seguito verrà descritto il comportamento del suono dal punto di vista della sua percezione e si mostrerà come in determinate condizioni sia evidente l'azione del cervello che interpreta la realtà sonora piuttosto che restituirla fedelmente. Un esempio molto eloquente in proposito viene descritto nel seguito e prende il nome di battimenti [Battimenti] .

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2.3.1. Battimenti

Quando siamo in presenza di due suoni le cui frequenze differiscono di poco, percepiamo un ulteriore suono simile a un battito il cui ritmo è dato dalla differenza delle due frequenze originarie. Se queste frequenze sono troppo diverse tra di loro il cervello non è più in grado di percepire il suono differenza. Questo dipende dal fatto che le due frequenze, per essere percepite come battimento, debbono eccitare ciglia appartenenti alla stessa banda critica. La frequenza del battimento è pari al numero di volte che le due sinusoidi componenti vanno in fase e fuori fase in un secondo. Vediamo un esempio pratico. Consideriamo una sinusoide pura di frequenza pari a 400 Hz: Onda sinusoidale pura (f=400 KHz)

Consideriamo ora un'altra sinusoide pura di frequenza pari a 405 Hz: Onda sinusoidale pura (f=405 KHz)

La somma dei due suoni è udibile nel suono seguente: Somma di due sinusoidi di frequenze: 400 Hz e 405 KHz)

Come si può ascoltare, viene introdotta una nuova oscillazione. Se le due frequenze componenti fossero state più distanti questo fenomeno non si sarebbe manifestato (vedi esempio nella sezione dedicata alla teoria del suono [Combinazione di sinusoidi pure] ). La figura mostra la forma d'onda ottenuta come combinazione delle due precedenti:

Somma di due sinusoidi di frequenza 400 Hz e 405 Hz

2.3.2. Volume e frequenza percepita

Lo stesso suono viene percepito più acuto se il volume viene aumentato in maniera considerevole. Le ragioni di tale fenomeno non sono ancora del tutto chiare.

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2.3.3. Distorsione

Il suono della distorsione è più o meno quello che esce da un distorsore (per l'appunto) per chitarra elettrica. Dunque il suono lo conoscete, è quello su cui si fonda la storia del Rock (tanto per dire), ma da cosa è generato? Per capirlo consideriamo la solita sinusoide, essendo poi il caso estendibile ai suoni complessi [Rappresentazione tempo - frequenza] . Supponiamo che l'uscita di un circuito al quale applichiamo una sinusoide in ingresso non possa superare un certo valore.

Distorsione

Il segnale che avremo in uscita sarà quello di figura di destra cioè una sinusoide a cui è stata 'tagliata via la testa'. Osservando questa forma d'onda si notano le brusche transizioni introdotte dal 'taglio' le quali generano delle frequenze più elevate di quella della sinusoide considerata. Ciò sarà valido per ogni componente sinusoidale del segnale, dunque all'uscita del distorsore il segnale originario sarà arricchito da tutta una serie di alte frequenze, dipendenti dalle frequenze del segnale iniziale, che caratterizzano il suono della distorsione analogica. Per ascoltare il suono della distorsione facciamo riferimento ai due suoni seguenti: il primo originato da una chitarra elettrica e il secondo ottenuto applicando sul primo una distorsione: Suono di chitarra elettrica puro

Suono di chitarra elettrica distorto

In questo caso la distorsione è voluta al fine di ottenere un effetto. In generale bisogna prestare una particolare attenzione alle soglie dei circuiti che stiamo utilizzando per non mandarli in distorsione con livelli troppo elevati (per esempio il gain del preamplificatore presente sui canali del mixer non deve generare un segnale di livello troppo elevato tale da saturare i circuiti che si trovano a valle).

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2.3.4. Mascheramento

Una frequenza con ampiezza elevata può mascherare frequenze vicine con ampiezze inferiori in quanto frequenze vicine vengono decodificate da ciglia appartenenti alla stessa banda critica. Questa proprietà viene massicciamente sfruttata per realizzare algoritmi di compressione dei dati audio in formato digitale quali l'MP3 e l'ATRAC impiegato sui sistemi MiniDisc [Il MiniDisc] . Tali algoritmi consentono compressioni dell'ordine di 5:1.

2.3.5. Effetto Doppler

Questo fenomeno si verifica quando o la sorgente sonora o l'ascoltatore sono in movimento. Il classico esempio che viene sempre fatto è quello della sirena di un'ambulanza che arriva di gran carriera, ci supera e prosegue sfrecciando via nella notte.

Effetto Doppler

Per fissare le idee facciamo riferimento alla figura precedente in cui l'ambulanza è ferma e la sirena emette un suono che, essendo ad una certa frequenza, genera dei fronti d'onda a distanza costante l'uno dall'altro (che distanza? Pensateci un momento... ma la lunghezza d'onda, no?). Quando invece il mezzo è in movimento e si avvicina all'ascoltatore, la stessa sirena genera un suono con dei fronti d'onda più ravvicinati rispetto a quando il mezzo era fermo perché muovendosi comprime i fronti d'onda. Dato che ora i fronti d'onda sono più vicini percepiamo una frequenza più alta cioè un suono più acuto. Quando il mezzo ci supera (e sfreccia via nella notte), allontanandosi distanzia i fronti d'onda e dunque in questa fase percepiamo un suono più grave perché ci arriva una frequenza più bassa. Il suono seguente illustra quanto finora esposto Effetto doppler (sorgente: macchina con clakson)

L'esempio precedente riproduce una delle più classiche manifestazioni

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dell'effetto doppler. Nel seguente esempio invece il suono è stato ottenuto prendendo una singola sorgente sonora (di frequenza pari a 500 Hz) e simulando il suo movimento ripetto ad un ascoltatore fisso mediante un opportuno algoritmo matematico [1]. Sinusoide di frequenza pari a 500 Hz

Effetto doppler (sorgente: 500 Hz)

Come è possibile notare, quando la sorgente si avvicina all'ascoltatore, viene percepito un suono più acuto rispetto a quello della semplice sinusoide in quanto i fronti d'onda vengono 'compressi'. Quando invece la sorgente oltrepassa l'ascoltatore, i fronti d'onda si distanziano e il suono percepito è meno acuto di quello a 500 Hz.

2.3.6. Curve isofoniche

Sono grafici molto importanti che permettono di avere un riferimento su come l'orecchio umano reagisca alle diverse frequenze. Sono state ricavate elaborando i dati su un campione statistico sottoposto ad una serie suoni prodotti in una camera anecoica. Tale camera viene disegnata con lo scopo di ridurre al minimo le riflessioni sulle pareti in modo che l'ascoltatore sia raggiunto unicamente dal segnale diretto. Le curve indicano come l'orecchio umano reagisca diversamente alle varie frequenze in termini di intensità sonora percepita. Supponiamo di avere una sorgente sonora in grado di generare onde sinusoidali con frequenza variabile e ampiezza costante. 2 Fissando l'ampiezza per esempio a 80 dBspl [ ] noteremmo che un ascoltatore percepisce le basse frequenze come aventi un volume molto basso e man mano che frequenza viene aumentata avrebbe la percezione che anche il volume aumenta (mentre la pressione sonora realmente generata è sempre di 80 dBspl). Questo comportamento si spiega con il fatto che l'orecchio umano ha una percezione diversa dell'intensità sonora al variare della frequenza. Le curve isofoniche sono dette tali in quanto indicano il valore di dBspl necessario per percepire un suono sempre allo stesso volume lungo ogni curva. La frequenza di riferimento per ogni curva è 1KHz e a tale frequenza, il valore di dBspl è pari al valore che identifica una particolare curva e che prende il nome di phon. Per esempio la curva isofonica a 40 phon è quella che a 1 KHz ha un'ampiezza di 40 dBspl. Cominciamo a dare un'occhiata a questi grafici che sembrano un pò ostici e vediamo di capirci qualcosa:

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Curve Isofoniche

Prendiamo una delle curve, per esempio quella a 80 phon e seguiamola dalle basse verso le alte frequenze. Vediamo che a 20 Hz è necessario produrre una pressione sonora di 118 dBspl e questo ci mostra come l'orecchio umano abbia una minore sensibilità alle basse frequenze. Scorrendo la curva verso le alte frequenze vediamo che affinchè l'orecchio percepisca sempre la stessa intensità sonora sono necessari livelli di pressione sonora più bassi. A 1KHz incontriamo il valore di riferimento della curva isofonica che stiamo considerando, dunque 80 dBspl. Oltre questo valore vediamo che la curva ha un minimo in corrispondenza dei 3KHz e vediamo come affinchè l'orecchio percepisca sempre la stessa pressione sonora, la frequenza di 3 KHz deve generare 70 dBspl. Confrontando questo valore con quello a 20 Hz notiamo una differenza di circa 50 dBspl in meno, è una differenza enorme. Questo valore di minimo dipende dal fatto che la frequenza di risonanza del canale uditivo è di circa 3 KHz [Frequenza di risonanza del canale uditivo] e dunque tale frequenza viene percepita già a bassi valori di dBspl. Oltre i 3 KHz la curva risale mostrando il livello di dBspl necessario per avere la stessa percezione di volume alle alte frequenze. Le curve vengono mostrate per diversi valori di phon in quanto il comportamento dell'orecchio varia ai diversi valori della pressione sonora. Notiamo come per elevati valori della pressione sonora, l'andamento delle curve isofoniche è quasi piatto.

Suggerimento Il controllo di loudness negli amplificatori da casa è regolato proprio dall'andamento di queste curve. Quando il volume è molto basso, l'inserimento del circuito di loudness avrà come effetto quello di aumentare le basse frequenze allineandone l'ampiezza con le altre. Per volumi elevati, questo allineamento avviene in modo naturale da parte dell'orecchio e dunque l'azionamento del loudenss a questi volumi avrà un effetto pressoché nullo.

2.3.6.1. Descrizione delle curve isofoniche

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2.3.6.1.1. Soglia di udibilità (0 phons)

La curva isofonica più bassa di tutte viene denominata soglia di udibilità e indica la più piccola variazione di pressione che l'orecchio è in grado di individuare alle diverse frequenze. Ricordiamo che queste curve sono ottenute elaborando dati statistici e dunque che i valori che stiamo considerando possono avere differenze anche notevoli da individuo a individuo. Qualche valore di riferimento relativo a questa curva potrebbe essere utile nella pratica: Tabella 2.1. Alcuni valori di riferimento per le frequenze Zona di frequenza

Hz

dBspl

Riferimento

1000

5

Basse frequenze

50

42

Alte frequenze 10000

15

2.3.6.1.2. Soglia del dolore (120 phons)

Per pressioni sonore i cui valori si trovano al di sopra di questa curva l'orecchio comincia a percepire dolore fisico e per esposizioni prolungate si possono generare danni non reversibili. Il volume ideale per eseguire un missaggio (mixdown) è intorno a 80-90 phons [Il missaggio] . A questi valori il bilanciamento dei volumi delle frequenze è abbastanza uniforme. Se il mixdown venisse eseguito a un volume troppo basso, per esempio a 40 phons, si avrebbe una minore percezione dei bassi e si potrebbe essere tentati ci compensare agendo sugli equalizzatori. Una volta però che il nostro mix fosse riascoltato al 80 phons risulterebbe inondato di bassi...

2.4. Psicoacustica

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La psicoacustica studia i meccanismi di elaborazione del suono da parte del cervello. La conoscenza di questi meccanismi è fondamentale nella pratica sul suono poichè permette, effettuando le opportune manipolazioni, di ottenere effetti sonori molto sofisticati. Uno dei fattori più importanti nell'elaborazione del suono deriva dal fatto che il cervello si trova a elaborare due flussi di informazione contemporaneamente: quelli che provengono dall'orecchio destro e da quello sinistro. Sono le differenze, a volte anche minime, tra questi due segnali che determinano la nascita di una nuova informazione associata alla composizione delle due onde sonore. In questo caso parliamo di suono stereofonico. Quando invece i due segnali che arrivano alle orecchie sono esattamente uguali parliamo di suono monofonico.

2.4.1. Localizzazione di una sorgente sonora

Consideriamo una sorgente sonora in attività e un ascoltatore posizionati come in figura

Tempi di interarrivo

I segnali che arrivano alle due orecchie presentano delle differenze:

2.4.1.1. Differenze di tempo (fase)

Dalla figura precedente si vede come la distanza dalla sorgente onora delle due orecchie sia diversa e ciò si traduce in una differenza nel tempo di arrivo di ciascun segnale (nel caso pratico della figura, il segnale arriva prima all'orecchio destro e poi all'orecchio sinistro). Naturalmente ciò implica una differenza di fase in quanto ritardo in tempo e differenza di fase sono intrinsecamente correlate [Legame tra ritardo e fase] .

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2.4.1.2. Differenze di ampiezza

Le ampiezze dei due segnali sono diverse sia perché l'ampiezza diminuisce all'aumentare della distanza sia perché il segnale che deve raggiungere l'orecchio più lontano deve aggirare l'ostacolo della testa e nel fare ciò perde energia. Inoltre le frequenze più alte non riusciranno proprio a superare l'ostacolo quindi i due segnali differiranno anche per il contenuto in frequenza. Questo è il motivo per cui risulta difficile individuare la direzione di provenienza delle basse frequenze. Queste infatti sono in grado di oltrepassare gli ostacoli senza una perdita di energia rilevante e dunque i suoni che arrivano alle due orecchie sono pressochè identici. Nel caso in cui la sorgente sonora sia esattamente dietro l'ascoltatore, la direzione viene individuata poichè viene riscontrata una mancanza delle alte frequenze che vengono bloccate dal padiglione auricolare.

2.4.1.3. Differenze nel contenuto armonico

Riferendoci alla figura vediamo che una delle due onde deve "girare attorno" alla testa per raggiungere l'orecchio più lontano. Ciò comporta una leggera perdita sulle alte frequenze a causa della diffrazione [Diffrazione] .

2.4.2. Fusione binaurale

È quella facoltà del cervello per la quale due segnali simili che arrivano alle due orecchie vengono fusi in un unico segnale; il nuovo segnale è per così dire una creazione del cervello che non esiste nella realtà. Consideriamo per esempio uno xilofono. Eseguiamo una linea melodica e la registriamo su una traccia, successivamente eseguiamo la stessa linea con qualche leggera modifica e la registriamo su un'altra traccia. Facciamo suonare le due linee contemporaneamente mandando una linea sul canale sinistro e l'altra linea sul canale destro. Quello che ne esce è una terza linea melodica derivante dalla fusione delle due precedenti ma che nella realtà non esiste. Questo è uno dei segreti della magia della musica: i singoli strumenti eseguono delle linee melodiche e se facciamo attenzione riusciamo ad isolarle ed ad ascoltarle singolarmente, anche quando gli strumenti suonano tutti insieme. Ma quando lasciamo questa prospettiva e ci spostiamo su un piano più astratto, è in quel momento che riusciamo a percepire ciò che non esiste, la combinazione di tutti i suoni che creano un'armonia: è in quel momento che la musica nasce!

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2.4.3. Effetto Haas

Prende il nome di effetto Haas un determinato fenomeno fisico che riguarda la percezione del suono da parte del cervello. Consideriamo il caso di un suono generato da una sorgente sonora e immaginiamo di essere in una stanza e di posizionarci ad una certa distanza dalla sorgente. A causa delle riflessioni del suono sulle pareti saremo raggiunti prima di tutto dal segnale proveniente direttamente dalla sorgente e in un secondo momento dalle riflessioni del segnale stesso sulle pareti della stanza. Questo ritardo è dovuto al fatto che il suono riflesso compie un percorso più lungo del segnale diretto. Se i due segnali arrivano con un piccolo ritardo l'uno dall'altro, viene percepito dal cervello un unico suono proveniente da una sola direzione. La direzione individuata dal cervello come quella di provenienza del suono è quella dell'onda che arriva per prima (questo vale anche se l'intensità della seconda onda è maggiore della prima) e per questo motivo questo effetto prende anche il nome di effetto di precedenza. Questo effetto si verifica quando il ritardo tra i due segnali è sufficientemente piccolo, più in particolare deve essere minore di 30-35ms. Questo intervallo temporale viene definito come zona di Haas: Equazione 2.2. Zona di Haas [0 - 35ms] Quando il ritardo fra i segnali esce dalla zona di Haas avvertiamo due segnali distinti ed entriamo nel caso dell'effetto eco nel cui caso l'ascoltatore percepisce i due suoni come distinti. L'effetto Haas viene sfruttato nei sistemi di rinforzo sonoro sui segnali che vengono spediti alle torri di ritardo [Rinforzo sonoro] .

2.4.4. Ambiente

Il suono di uno strumento cambia a seconda dell'ambiente in cui si trova. Le prime riflessioni cadono tutte all'interno della zona di Haas e contribuiscono in modo fondamentale a caratterizzare la spazialità dello strumento.

2.4.5. Soppressione della colorazione

Due segnali provenienti dalla stessa sorgente sonora creano delle differenze di fase che vengono interpretate dal cervello. Queste appaiono sgradevoli se ascoltate con un solo orecchio mentre creano un effetto piacevole se ascoltate con entrambe le orecchie.

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2.4.6. Illusione dell'ottava

Abbiamo visto come l'esecuzione di una nota provochi l'eccitazione della frequenza fondamentale e di tutte le armoniche essendo queste le frequenze multiple della fondamentale [Contenuto armonico di una forma d'onda] . Il cervello è in grado di ricostruire, anche se con un certo errore, la fondamentale a partire dalle armoniche superiori. Per contestualizzare questa proprietà pensiamo ad una radiolina da stadio con il suo piccolo, rigidissimo altoparlante che suona la canzone dell'estate. Questa viene riprodotta con una banda di frequenze ridottissima ma è comunque individuabile la linea di basso grazie alla capacità del cervello di ricostruire la fondamentale a partire da infor visto 4776 volte alle ore 14:14:24

commenta leggi commenti (13)

Che dire. Grazie di esistere!!! scritto da neoaudio alle ore 01:24:59 ottimo!!!!!!!!!!!!!!!! .....ma chi mi spiega il " terzo suono di Tartini"? scritto da assia alle ore 12:27:07 Interessante il discorso sull'effetto Hass, mi ha chiarito le idee, grazie! scritto da alle ore 01:06:58 Non so cosa dire se non utilizzare alcune parole di Tacito: "La forza dell'ingegno cresce con la grandezza dei compiti" I miei più sinceri complimenti. leonardo scritto da leonardo alle ore 15:08:10 grazie, molto interessante e ben fatto scritto da Davide alle ore 20:40:16 Chi ha scritto questo blog è un grande, e per competenza e per generosità. Complimenti! scritto da arco alle ore 10:50:40 esauriente io cercavo solamente di capire una scala di suoni ad es.: 40 decibel a cosa sono pari a quale rumore??? vi ringrazio ho cercato di esaudure questa semplice cusiosità setacciando unabiblioteca civica intera. vi ringrazio comunque scritto da Mirko alle ore 22:36:50

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Bello veramente! scritto da MrVST alle ore 09:03:34 Bel lavoro, semplice ma conciso!! Se riesco a passare l'esame grazie a te, ti offro una birra! scritto da stefano alle ore 23:55:08 bella storia scritto da alle ore 19:36:47 Complimenti per l'ottimo lavoro di divulgazione scritto da alle ore 13:30:19 SI capisce tutto alla perfezione scritto da alle ore 22:06:30 Complimenti scritto da Emanuele alle ore 15:47:05

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Questo blog è dedicato all'Ingegneria del suono. Qui troverete anzitutto un corso multimediale su questa materia. Se volete saperne di più riguardo a questo progetto potete riferirvi al Menu principale, mentre se volete accedere direttamente agli argomenti del corso potete partire dall'indice cliccando qui [Indice]. Altrimenti è possibile stabilire un percorso di navigazione a partire dalle Aree tematiche. Menu principale " Il

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Introduzione La scala logaritmica I decibel nel mondo dell'audio Legge della distanza inversa Combinazione di sorgenti sonore Grandezze elettriche espresse in decibel Standard Operating Level Dynamic Range Fonometri 3.9.1. Misuratori di dBspl 3.9.2. Vu Meters 3.9.3. PPM Meters

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3.1. Introduzione This work is licensed under a / Questo lavoro è sotto licenza [Creative Commons License]

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Questa sezione è dedicata ad un argomento che spesso risulta un pò ingarbugliato in quanto le definizioni sono molte e si corre il rischio di scambiare una cosa per l'altra. Eppure il concetto di decibel è alla base della teoria del suono e ricompare sistematicamente ogni volta che ci troviamo a misurare una grandezza ad esso collegata. Il motivo di tale importanza risiede nel fatto che l'orecchio umano percepisce la pressione sonora in maniera logaritmica anziché lineare e dunque risulta conveniente esprimere le grandezze legate all'ampiezza del suono in un'unità di misura logaritmica: il decibel.

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3.2. La scala logaritmica

vai

Una scala descrive il rapporto tra due grandezze. La scala logaritmica si differenzia dalla scala lineare per il fatto che la proporzionalità tra le due grandezze non è costante ma ha un andamento appunto logaritmico. La tabella seguente evidenzia la diversa corrispondenza tra due grandezze X e Y legate da una relazione lineare e logaritmica: Tabella 3.1. Confronto tra scala lineare e scala logaritmica

Scala lineare Scala

logaritmica X

1

1

1

10

2

2

2

100

3

3

3

1000

...

...

...

...

n

n

n

10n

Y X Y

Il decibel relativo ad una grandezza X generica viene espresso nella forma: Equazione 3.1. dBX

che misura la variazione in decibel della grandezza rispetto ad un valore di riferimento fissato X0. Se per esempio la grandezza che consideriamo è la X e il nostro valore di riferimento è X0=10, passando da X0 a X=1000 otteniamo un incremento in dB espresso dalla formula seguente:

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3.3. I decibel nel mondo dell'audio La grandezza che si incontra più comunemente è il dBspl (spl: sound pressure level, livello di pressione sonora) che viene definito come: Equazione 3.2. dBspl

in cui P0 è il valore di riferimento per la pressione atmosferica e viene preso pari a 0.00002Pa = 20 •Pa(la pressione viene misurata in Pascal) che viene considerata la pressione sonora al di sopra della quale l'orecchio umano comincia a percepire un suono. Cosa significa tutto ciò? Vediamolo con un esempio. Il valore di 20 •Pa è un valore di riferimento per la pressione sonora in un ambiente in assenza di onde acustiche. Ciò significa che una pressione sonora di 20 •Pa non esercita nessuna pressione sonora percepibile dall'apparato uditivo. Viceversa una pressione sonora di 10Pa genera un certo numero di dBspl pari al risultato seguente: Equazione 3.3. Calcolo di una pressione sonora

Leggendo la formula in un altro modo possiamo dire che una pressione sonora di 114 dBspl corrisponde ad un'onda acustica che sviluppa una pressione di 10 Pa. La seguente figura illustra dei tipici suoni e la loro intensità espressa in dBspl:

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Valori tipici di dBspl

3.4. Legge della distanza inversa È una legge empirica che ci serve per calcolare la variazione di dBspl al variare della distanza da una sorgente sonora. Se ad una distanza d1 dalla sorgente sonora misuriamo una pressione sonora di dBspl1, ad una distanza d2>d1 avremo una pressione sonora data dalla formula: Equazione 3.4. Legge della distanza inversa

Vediamo un semplice esempio pratico: se d1 = 1m e a questa distanza dalla sorgente sonora misuriamo dBspl1=100 avremo alla distanza d2=2m una pressione sonora pari a: Equazione 3.5. Applicazione della formula della distanza inversa

Da questo semplice esempio ricaviamo una comodissima regola empirica, ogni volta che ci allontaniamo dalla sorgente sonora raddoppiando la distanza riscontriamo una caduta pari a 6 dBspl , viceversa se ci avviciniamo dimezzando la distanza percepiamo una aumento della pressione sonora di circa 6 dBspl.

3.5. Combinazione di sorgenti sonore Quando vengono combinate più sorgenti sonore, ognuna delle quali genera una certa quantità di dBspl non è possibile sommare semplicemente questi valori ma bisogna utilizzare la formula empirica seguente: Equazione 3.6. Combinazione di sorgenti sonore

Vediamone un esempio considerando due sorgenti sonore uguali di 90dBspl.

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Avremo: Equazione 3.7. Applicazione della formula della combinazione di sorgenti sonore

Anche da questo esempio ricaviamo una importante regola empirica: sommando due sorgenti sonore uguali si ottiene un incremento di 3dBspl (e non un valore 3 pari al doppio!). Dunque se abbiamo un impianto P.A. [ ] che produce una pressione acustica di 100dBspl, aggiungendo un secondo impianto analogo otterremo una pressione acustica complessiva pari a 103dBspl; per arrivare a 106 dBspl dovremo aggiungere altri due P.A. e arrivare a quattro e così via.

3.6. Grandezze elettriche espresse in decibel Dato che il dB riproduce la percezione delle grandezze sonore da parte dell'orecchio umano, sono espresse in dB anche una serie di grandezze elettriche che vengono impiegate nella pratica. Di seguito diamo conto delle più utilizzate. ●

dBm (potenza) Inizialmente usato per misurare i rapporto di potenza sulle linee telefoniche. Generalmente i circuiti adibiti a questo scopo avevano un'impedenza [Impedenza] di 600Ω. Come valore di riferimento veniva preso 1mW da cui: Equazione 3.8. dBm

Da questa formula possiamo ricavarne una equivalente in cui compaiono tensioni al posto di potenze. Sostituendo infatti la formula:

e ponendo:

4 otteniamo la seguente [ ] :

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●

dBu (Voltaggio) Questo valore è stato introdotto per la necessità di dover considerare corcuiti con impedenze diverse da 600Ω. La 'u' di dBu indica dunque che il valore è di tipo 'unloaded' cioè indipendente dall'impedenza. Per il calcolo del dBu il carico viene inglobato all'interno di una tensione di riferimento che si ottiene dal calcolo seguente:

da cui:

Questa tensione dunque ingloba una potenza di riferimento pari a 1mW e una resistenza di riferimento pari a 600Ω. La formula finale per il calcolo del dBu è la seguente:

Equazione 3.9. dBu

●

dBV (Voltaggio) In questo caso il voltaggio di riferimento viene preso pari a 1 Volt dunque si usa la formula: Equazione 3.10. dBV

●

dBfs (Full Scale) La scala dB digitale è leggermente diversa. Anzitutto l'unità di misura è il dBfs e il valore più alto è sempre 0 dBfs. Oltre questo valore si ha distorsione digitale. Il suono della distorsione digitale risulta molto

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diverso da quello della distorsione analogica e inoltre la distorsione digitale aumenta in modo progressivo mano mano che superiamo la zona di headroom mentre un segnale digitale passa repentinamente dalla riproduzione corretta (sotto lo 0 dBfs) alla distorsione (sopra lo 0 dBfs). Di seguito viene riportato il confronto fra la scala dBfs e la scala dBu, notatiamo come 0 Vu cioè +4dBu corrispondano a -15 dBfs:

Valori tipici di dBfs

3.7. Standard Operating Level Abbiamo detto che una catena audio è l'insieme degli stadi che un segnale audio attraversa per essere continuamente trasformato in ciò di cui abbiamo bisogno. Ogni stadio riceve in ingresso un segnale elettrico, lo manipola e restituisce in uscita il risultato della manipolazione che ha operato. Ciò che esce da questo stadio andrà verosimilmente all'ingresso di uno stadio successivo che opererà una nuova trasformazione e così via. Per fissare le idee possiamo immaginare che l'ultimo stadio che consideriamo sia un amplificatore di potenza [Amplificazione] collegato ad un sistema di altoparlanti. Cosa succede se l'uscita di uno stadio risulta essere ad un voltaggio molto maggiore del voltaggio che lo stadio successivo è in grado di gestire?. La risposta non è immediata e comprende molti fattori, diremo per generalizzare che il secondo stadio si troverà a manipolare un segnale troppo alto per cui non è stato tarato. Ciò porta all'introduzione di una distorsione [Distorsione da saturazione] che sarà tanto maggiore quanto più il segnale sarà maggiore di quello che il secondo stadio si aspetta. Ma cosa si aspetta il secondo stadio? La risposta è nel SOL, il livello standard di operatività. Per esempio possiamo dire che il SOL di un certo modulo è di 1Volt e con ciò intenderemo che il segnale audio che transita per quello stadio avrà valori massimi attorno a 1 Volt (in realtà il SOL viene misurato in dB) o di poco superiori. Ogni componente audio lavora ad un certo SOL e otterremo il massimo delle sue prestazioni facendolo interagire con altri componenti che lavorano allo stesso SOL. Nella tabella seguente vengono riportati i valori del SOL e il corrispondente voltaggio nei diversi contesti di operatività: Tabella 3.2. Valori di riferimento per lo Standard Operating Level

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Contesto di operatività

dB

Volt

Professionale +4 dBu

1.2 V

Semi-Professionale -10 dBV

0.32 V

Broadcast 6-8 dBu 1.55 V-1.95 V HiFi-Utente medio -10 dBu

0.25 V

Osservando questa tabella si possono fare interessanti considerazioni. Intanto vediamo come ogni contesto abbia una sua misura in dB dei valori di riferimento (dBu in ambito professionale, semi-pro e broadcast, dBV in ambito semi-professionale). Ma il vero dato interessante è la colonna dei voltaggi. Vediamo come per ambito professionale il voltaggio relativo al SOL è 1.2V mentre nel campo HiFi è pari a 0.25V. Il primo segnale ha un'ampiezza circa pari a 5 volte quella del secondo e dunque permette una riproduzione molto più fedele (per convincervi di questo fatto immaginate di lavorare con un SOL di 0.000001V, sareste ancora in grado di apprezzare una differenza tra due voltaggi del tipo: 0.0000015V e 0.0000016V ?). Dunque più è alto il SOL (più è alto il voltaggio a cui si lavora) più la riproduzione della forma d'onda è accurata. Ovviamente la qualità costa; circuiti che lavorano con voltaggi più alti sono più costosi e questa regola vale in generale e verrà ripetuta più volte in questo corso.

3.8. Dynamic Range Per dynamic range (dinamica)h si intende l'intervallo misurato in dB (quale dB poi varia a seconda del contesto di cui si sta considerando la dinamica) tra il valore minimo che il segnale audio può assumere e quello massimo. In natura i suoni hanno una certa dinamica. Un refolo di vento ha una dinamica piccola perché il suo valore massimo in dB non è molto superiore a quello che si ha in assenza di suono. La dinamica del suono generato da un uragano invece è molto più ampia. Inoltre in natura è sempre presente un rumore di fondo che possiamo attestare, in un ambiente cittadino mediamente rumoroso, a circa 30dBspl. Dunque suoni che producono un numero di dBspl inferiore a 30 possono essere trascurati nel senso che non vengono percepiti con chiarezza essendo mascherati dal rumore di fondo. Nel nostro generico esempio potremo considerare che la maggior parte dei suoni non va oltre i 100 dBspl e dunque assesteremo su questo valore il nostro SOL. Tuttavia può capitare che per brevi periodi vengano prodotti suoni di intensità maggiore, diciamo non oltre un valore massimo di 120 dBspl (valore che corrisponde approssimativamente alla soglia di dolore per l'orecchio umano). Nella parte a sinistra della figura sottostante possiamo vedere la scala con i valori che abbiamo fissato:

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Dynamic Range

La differenza in dB tra il SOL e il rumore di fondo viene chiamata rapporto segnale rumore (SNR -Signal to Noise Ratio) e dà una misura di quanto un suono sia "più forte" del rumore di fondo. La differenza in dB tra il valore 5 massimo della dinamica e il SOL viene detta Headroom [ ] . La somma in dB tra l'Headroom e il SNR è il Dynamic Range (Per avere chiare queste grandezze riferirsi alla parte sinistra della figura precedente). Una volta definito questo insieme di valori in ambito fisico possiamo vederne l'equivalente elettrico (parte a destra della figura soprastante). Per prima cosa focalizziamo l'attenzione sul rumore. Qualsiasi apparato elettrico è affetto da rumore (per esempio il rumore termico dei componenti elettronici o il naturale fruscio di un nastro magnetico). Questa volta però si tratta di un rumore elettrico e dunque misurato in dBu e non più in dBspl, supponiamo di aver misurato un valore del rumore di fondo pari a -66dBu. Il nostro SOL, dato che vogliamo lavorare con attrezzature professionali, sarà +4dBu (equivalenti dei 100 dBspl) mentre come Headroom possiamo prendere 20 dBu per mantenere le proporzioni con il caso reale. Facendo un pò di conti otteniamo un SNR di 70dBu e dunque una dinamica di 90dBu. Con questi valori fissati saremmo sicuri di poter riprodurre correttamente qualsiasi suono compreso tra i valori di 30dBspl e 120dBspl cioè con una dinamica di 90dBspl. Se pensate che in brani da discoteca vengono compressi fino ad arrivare ad avere una dinamica massima di 30dB capite che con 100dB di dinamica a disposizione si possono fare grandi cose. Un valido esempio è la registrazione di un'orchestra. In questo caso infatti si va da valori molto bassi di dBspl nelle parti in cui sussurra un solo strumento a valori molto alti quando per esempio tutti gli strumenti suonano insieme in crescendo trionfale. Con 90dBu a disposizione è possibile registrare tutti questi suoni di intensità così diversa con la stessa fedeltà. Un altro esempio è la registrazione di una voce che in un brano passa dal sussurro all'urlo. Generalmente si predispongono più microfoni e si settano i preamplificatori a valori diversi del SOL ognuno ottimizzato per una particolare intensità sonora. In fase di missaggio poi si combineranno le varie sezioni registrate in modo che la riproduzione sia fedele in tutte le parti del brano. Ora capiamo anche meglio i valori della tabella del paragrafo precedente. Valori di SOL maggiori e dunque voltaggi più alti sono più lontani dal rumore di fondo e dunque consentono una dinamica maggiore.

3.9. Fonometri

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3.9.1. Misuratori di dBspl

Generalmente vengono costruiti con all'interno un microfono molto sensibile e sono tarati per rilevare una pressione sonora con una risposta che riproduce quella dell'orecchio umano. Di solito è presente uno switch di taratura dell'apparecchio in relazione alla sorgente sonora da misurare, questo fa sì che venga attivato un circuito di misurazione piuttosto che un altro: Circuito A: La curva di risposta del circuito corrisponde alla curva isofonica a 40 phons dell'orecchio umano [Curve isofoniche] e consente misure accurate di pressioni sonore modeste come quelle generate nell'ambito di una normale conversazione. Circuito B: La curva di risposta del circuito corrisponde alla curva a 70 phons dell'orecchio umano. È adatto a misure di pressioni sonore comprese tra i 55 e gli 85 dBspl. Circuito C: Attiva un circuito con una curva di risposta piatta. È adatto a letture di valori maggiori di 85 dBspl. A volte è presente anche un circuito di tipo D adibito a misure di pressioni sonore molto elevate.

3.9.2. Vu Meters

Lo zero, nei Vu Meters indica sempre il SOL dunque per le apparecchiture professionali, indica +4dBu (1.2V) mentre sull'Hi-Fi di casa indica -10dBu (0.25V). I Vu meters danno una misura del RMS del segnale ossia del suo valore efficace e vengono utilizzati per apparecchiature analogiche soprattutto sui registratori. Non sono fatti per visualizzare tutti i transienti del segnale data anche la massa inerziale degli indicatori.

3.9.3. PPM Meters

PPM stà per Peak Program Meter e come dice il nome fornisce una misura dei valori di picco del segnale e non del valore efficace. Inoltre il misuratore segue tutti i transienti del segnale e viene impiegato soprattutto per misure su segnali digitali. L'unità di misura è il dBfs [dBfs (Full Scale)] .

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P.A.-Public Address. È il sistema di altoparlanti deputato alla diffusione del suono in una sala. [4]

Come si vede, nella formula per ricavare il valore id dB a partire dalla tensione, il fattore moltiplicativo del logaritmo è ora pari a 20. Dunque nel caso di potenze abbiamo un fattore pari a 10, nel caso di tensioni il fattore vale 20. [5]

Letteralmente: spazio per la testa

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Non mi è chiara la seguente affermazione: "Leggendo la formula in un altro modo possiamo dire che una pressione sonora di 57 dBspl corrisponde ad un'onda acustica che sviluppa una pressione di 10 Pa." Non dovrebbero essere 114 dB(SPL) come appena calcolato? scritto da Michele alle ore 15:34:27 Ho trovato le formule giuste! scritto da Massimiliano alle ore 15:43:22 veramente un bel sito, completo, ricco di informazioni presentate in modo eccellente. Voglio ringraziare vivamente gli autori di questo sito che hanno dimostrato tutta la loro passione, generosità e professionalità. Grazie ancora, il sito è fantastico. scritto da Federico alle ore 19:43:05

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4.1. Introduzione 4.2. L'elettricità 4.3. Componenti elettronici 4.3.1. Resistenza 4.3.2. Condensatore 4.3.3. Induttore 4.3.4. Impedenza 4.3.5. Diodo 4.3.6. Transistor 4.3.7. Amplificatore operazionale 4.3.8. Trasformatore 4.4. Legge di Ohm 4.5. Potenza 4.6. Forza elettromotrice 4.7. Circuiti elettrici 4.8. Impedenza di un circuito

4.1. Introduzione vai In questa sezione verranno esposte le nozioni fondamentali di elettronica che consentono una comprensione approfondita di tutti gli argomenti trattati in questo corso. Praticamente ogni aspetto dell'ingegneria del suono, nel momento in cui una pressione sonora viene convertita in un segnale elettrico, coinvolge principi e leggi di elettronica; la comprensione di tali concetti permette di operare con cognizione di causa all'interno del contesto con cui si ha a che fare e di ottenere i migliori risultati. Nel seguito verrà spiegata la natura dell'elettricità e il suo impiego in semplici circuiti al cui funzionamento potrà essere ricondotto a quello delle macchine comunemente impiegate nella pratica audio.

4.2. L'elettricità Questo è un termine generico che racchiude in sé una serie di grandezze e di regole che ci apprestiamo ad approfondire. Per ogni grandezza che verrà introdotta, verrà anche associata una lettera che la identifica all'interno delle formule e dei circuiti in cui questa è coinvolta. La grandezza fisica più importante è la corrente (I) che viene misurata in Ampere, generata dallo scorrimento di elettroni all'interno di un conduttore. Quest'ultimo, come ogni elemento fisico esistente, è composto da atomi, essendo un atomo schematizzabile come una particella dotata di un nucleo che http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60454 (2 di 20)14/09/2004 22.32.26

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possiede una carica definita convenzionalmente come positiva e un certo numero di elettroni (caricati negativamente) che orbitano attorno al nucleo (naturalmente le cose stanno in modo infinitamente più complicato ma questo è un corso di Ingegneria del suono e non di Meccanica Quantistica e quindi ci sentiamo liberi di operare le semplificazioni necessarie alle nostre dissertazioni, purchè queste non stravolgano troppo la realtà). Gli elettroni sono trattenuti dal nucleo dalla opposta polarità in quanto due elementi dotati di carica opposta si attraggono mentre due elementi con stessa polarità si respingono. La forza con cui questi due poli si attraggono varia a seconda del tipo di atomo (ossia a seconda del materiale che stiamo considerando): per i metalli è una forza molto debole, per i materiali isolanti è una forza molto più difficile da vincere. Come vedremo, è questo il motivo per cui i metalli sono degli ottimi conduttori mentre gli isolanti non lo sono. Consideriamo infatti un cavo di rame, materiale altamente conduttore, ai cui due estremi applichiamo due cariche: una positiva e una negativa.

Generazione di una corrente

Gli elettroni appartenenti agli atomi di rame all'interno del conduttore, essendo di polarità negativa, verranno attirati verso la carica positiva e respinti dalla carica negativa. Proprio perché il legame tra gli elettroni e il nucleo è molto debole nei materiali conduttori, gli elettroni vengono 'strappati' al nucleo generando così un flusso di cariche (q). La misura della quantità di carica viene data in Coulomb (C). A questo punto ne sappiamo abbastanza per definire una corrente come la quantità di carica che scorre in un conduttore nell'unità di tempo. La misura della corrente viene 6 data in Ampere [ ]. Definiamo meglio le cariche che abbiamo applicato al conduttore. Un accumulo localizzato di cariche di segno positivo o negativo viene definito come potenziale. Applicando due cariche diverse ai capi del conduttore si genera una differenza di potenziale che viene definita come tensione (V) e viene misurata in Volt. Applicando una tensione ai capi di un conduttore si ingenera lo scorrimento di una corrente il cui valore dipende dalla tensione applicata e dalle caratteristiche del conduttore. Quando la corrente o la tensione sono costanti nel tempo di parla di tensione o corrente continua mentre quando variano nel tempo si parla di tensione o corrente alternata. Un classico esempio di tensione alternata è quello delle normali prese di corrente casalinghe in cui troviamo una tensione alternata di andamento sinusoidale con frequenza pari a 50 Hz e ampiezza costante pari a 220 Volt.

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4.3. Componenti elettronici La storia dell'elettronica è stata segnata dall'introduzione di componenti che hanno aperto a nuove soluzioni e tecnologie. La vera rivoluzione si è avuta con l'introduzione del transistor, preceduta da quella del diodo, che ha segnato la nascita definitiva dell'elettronica digitale portando all'introduzione dei microprocessori. Nel seguito vengono illustrati i principali componenti e le loro caratteristiche.

4.3.1. Resistenza

La resistenza è un componente che si oppone al passaggio di corrente elettrica dissipando energia sotto forma di calore. Viene indicata con la lettera R e viene misurata in Ohm. Come vedremo meglio più avanti descrivendo la legge di Ohm, la resistenza lega in un'unica formula la tensione V e la corrente I. In particolare, applicando una tensione V ad una resistenza R si genera il passaggio di una corrente I e le tre grandezze in gioco sono legate dalla relazione: Equazione 4.1. Legge di Ohm

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4.3.2. Condensatore

Questo componente è costituito da due placche parallele di metallo poste ad una distanza molto piccola. Se alle due placche viene applicata una tensione, queste sono in grado di mantenere la carica accumulata generando così un campo elettrico all'interno della fessura, che è assimilabile al passaggio di una corrente, come viene mostrato in figura:

Carica di un condensatore

La quantità di carica che un condensatore è in grado di immagazzinare viene chiamata capacità (C) e viene misurata in Farad. La figura mostra un condensatore di capacità C a cui viene applicata una tensione V. La formula che lega capacità, tensione e carica accumulata è la seguente: Equazione 4.2. Carica di un condensatore

Quando ad un condensatore inizialmente scarico viene applicata una tensione, questo si cominicia a caricare finchè non raggiunge il massimo della carica che può accumulare. Oltre questo punto il condensatore non è ulteriormente in grado di immagazzinare carica e, se la tensione viene rimossa, il condensatore rimane carico. Un condensatore carico presenta una tensione costante ai suoi capi e se viene connesso ad una resistenza si scarica su questa generando una corrente. I due processi di carica e scarica di un condensatore non sono istantanei ma avvengono in un certo tempo che dipende dalle caratteristiche del condensatore e del circuito in cui è inserito. Durante

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la carica del condensatore, si ha un movimento di cariche di segno opposto che si accumulando sulle due placche e questo movimento di cariche genera una corrente. Quando il condensatore è completamente carico, non permette l'accumulo di ulteriori cariche e dunque si comporta come un circuito aperto che impedisce il passaggio di corrente. Questo comportamento è alla base del funzionamento dei filtri passa-alto [Filtri] . Pensiamo di applicare al condensatore una tensione con un andamento sinusoidale. Se la frequenza della sinusoide è tale che la semionda positiva è più rapida del tempo di carica del condensatore, questo non farà in tempo a raggiungere la sua massima carica e sopraggiungerà la semionda negativa a scaricarlo. In questo modo il passaggio di corrente all'interno del condensatore non si interrompe mai. Viceversa nel caso di una frequenza bassa, il condensatore raggiunge la sua carica massima prima che la semionda positiva si esaurisca e in quel momento blocca il passaggio di corrente. Dunque un condensatore blocca il passaggio delle basse frequenze (che ne provocano la carica completa che interrompe il passaggio di corrente) e può essere impiegato come filtro passa alto:

Semplice filtro passaalto

4.3.3. Induttore

Quando un conduttore viene immerso in un campo magnetico, quest'ultimo attira gli elettroni all'interno del conduttore mettendoli in movimento e questo genera una corrente. Viceversa, in prossimità di un conduttore attraversato da una corrente si genera un campo magnetico le cui linee di forza si distribuiscono come in figura:

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Campo magnetico indotto da una corrente in un conduttore

Nei circuiti l'induttore viene identificato con la lettera L e il suo valore di induttanza viene misurato in Henry. Un induttore è in sostanza un conduttore avvolto in forma di spirale. Quando viene percorso da una corrente, si genera un campo magnetico le cui linee di forza si distribuiscono come in figura:

Campo magnetico indotto da una corrente in un induttore

Un induttore può essere efficacemente impiegato come filtro passa-basso sfruttando una proprietà di inerzia del campo magnetico. Applicando una corrente con un'andamento sinusoidale viene generato un campo magnetico anch'esso sinusoidale. Tuttavia se la frequenza è troppo elevata, la semionda negativa genera un campo magnetico con linee di forza opposte a quelle generate dalla semionda positiva che non hanno ancora fatto in tempo a estinguersi; in questo modo viene impedito il passaggio di corrente. La figura seguente mostra un esempio di circuito con funzionalità di filtro passabasso:

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Semplice filtro passabasso

Combinando le azioni di condensatori e induttori si possono realizzare circuiti con funzionalità di filtro passa-banda:

Semplice filtro passabanda

4.3.4. Impedenza

Quando ad un condensatore viene applicato un segnale contenente un insieme composito di frequenze, come un segnale audio, reagisce in modo diverso per ogni componente di frequenza. Inoltre, essendo ogni componente costruito con materiali che hanno una determinata resistenza, per identificare il comportamento del componente si utilizza una grandezza che tiene conto di queste caratteristiche. La grandezza prende il nome di impedenza e viene indicata con la lettera Z. Per un condensatore assume il valore seguente: Equazione 4.3. Impedenza del condensatore

La formula indica che l'impedenza di un condensatore dipende dalla frequenza. Inoltre ha due componenti: http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60454 (8 di 20)14/09/2004 22.32.26

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la prima prende il nome di resistività e dà una misura dell'effettiva resistenza del componente, la seconda prende il nome di reattanza e introduce la dipendenza dalla frequenza. Infine il simbolo j indica che la reattanza è un numero immaginario. Non spaventatevi, non sarà necessario andare più a fondo di così. Ciò che è stato detto finora sarà sufficiente per capire le implicazioni che queste questioni hanno sul segnale audio e i circuiti che lo manipolano. Notare che per f=0 (è il caso della corrente continua), l'impedenza del condensatore diventa infinita simulando un circuito aperto mentre per f=infinito l'impedenza coincide con la resistenza. Analogamente, per l'induttore abbiamo un valore di impedenza pari a: Equazione 4.4. Impedenza dell'induttore

Notare che per f=0 l'impedenza conincide con la resistenza mentre per f=infinito l'induttore si comporta come un circuito aperto. Da questo punto di vista, condensatore e induttore hanno comportamenti opposti.

4.3.5. Diodo

Questo componente permette il passaggio di corrente in un solo verso. Applicando una tensione con un certa polarità ai suoi capi si ha uno scorrimento di corrente. Applicando la polarità opposta non si ha passaggio di corrente. Il simbolo utilizzato nei circuiti per rappresentarlo è il seguente:

Diodo

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Un particolare tipo di diodo è il LED (Light Emitting Diode). Questo componente ha la proprietà di liberare un fascio di fotoni (in soldoni: si illumina) quando viene percorso da una corrente.

4.3.6. Transistor

Un transistor è ottenuto configurando opportunamente due diodi. È dotato di tre connettori: base, collettore ed emettitore. Il suo simbolo è il seguente:

Transistor

Viene utilizzato in diverse modalità e configurazioni. Quella che interessa nella pratica audio è la sua funzione di amplificazione. Un transistore è in grado di fornire un'amplificazione di potenza così come un'amplificazione di tensione o di corrente. Vediamo un esempio del suo funzionamento. Applicando una piccola variazione di tensione tra emettitore e base si produce una escursione relativamente elevata della corrente sull'emettitore. Una frazione di questa variazione di corrente, viene raccolta dal collettore aumentando in questo modo la differenza di potenziale tra base e collettore. Quindi, una piccola variazione di potenziale applicata tra base ed emettitore produce una relativamente elevata variazione di tensione tra base e collettore realizzando dunque un'amplificazione di tensione.

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4.3.7. Amplificatore operazionale

Questo tipo di amplificatore è in grado di amplificare una differenza di segnali. Il simbolo usato è il seguente:

Amplificatore operazionale

Viene comunemente usato come stadio di ingresso per le connessioni bilanciate che sono descritte nel dettaglio nella sezione relativa alle connessioni [Connessioni Elettriche Bilanciate] e nei fader di tipo VCA [Controlli VCA] .

4.3.8. Trasformatore

Questo componente sfrutta l'induzione 7 elettromagnetica [ ] dei conduttori disposti in forma di avvolgimento. Se nelle vicinanze di un avvolgimento percorso da corrente, poniamo un altro avvolgimento, il campo magnetico del primo investirà il secondo inducendo al suo interno una corrente. Il numero di spire di ogni avvolgimento determina la differenza tra le due correnti e di conseguenza determina il rapporto tra le tensioni ai capi dei due avvolgimenti. Dunque un trasformatore, come dice il nome, trasforma una tensione in un'altra. La figura seguente mostra un trasformatore in sui l'avvolgimento primario ha 20 spire e il secondario 10. Applicando una tensione di 10 V al primario si ottiene una tensione di 5 V sul secondario:

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Trasformatore

Un'altra importante proprietà del trasformatore consiste nel fatto che può fungere da adattatore di impedenza. Come vedremo parlando della catena di amplificazione nella relativa sezione, è necessario che quando si connettono due componenti, l'impedenza di uscita del primo e quella di ingresso del secondo abbiano valori che rispettano un ben preciso rapporto. Quando si rende necessario cambiare il valore dell'impedenza (ossia realizzare un adattamento di impedenza), lasciando invariate le altre grandezze elettriche, si può ricorrere ad un trasformatore in cui si agisce sul rapporto tra il numero di spire del primario e del secondario.

4.4. Legge di Ohm La legge di Ohm lega in un'unica formula le grandezze coinvolte in un circuito ossia: tensione (V), corrente (I) e resistenza (R). Ha tre espressoni che sono equivalenti e provengono da semplici operazioni algebriche sulla formula di base: ●

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Facciamo un esempio pratico per toccare con mano queste grandezze. Applicando una tensione di 220 Volt ad un conduttore di 50 Ohm abbiamo una corrente pari a: Equazione 4.5. Calcolo della corrente con la legge di Ohm

4.5. Potenza In fisica, la potenza è pari al lavoro compiuto da una sorgente di forza quando produce uno spostamento nell'unità di tempo. In altre parole, se immaginiamo di prendere un peso e spostarlo di qualche metro abbiamo compiuto un lavoro che misuriamo come potenza. In elettronica la potenza viene calcolata in modo diverso ma è importante il fatto che in qualsiasi contesto fisico si calcoli la potenza i risultati sono tutti equivalenti. Per immaginare questo fatto pensiamo ad un esempio concreto: un amplificatore che pilota un altoparlante. Per spostare la membrana dell'altoparlante (la quale a sua volta provocherà lo spostamento d'aria) dobbiamo compiere un lavoro che equivale a una potenza. Dunque il nostro amplificatore dovrà sviluppare una potenza elettrica equivalente alla potenza fisica necessaria per mettere in movimento la membrana. La legge di Ohm può assumere molteplici espressioni oltre alle tre viste in precedenza. Una di queste coinvolge al suo interno la definizione di potenza che viene definita come prodotto della tensione per la corrente e viene misurata in Watt: Equazione 4.6. Potenza

Sostituendo V o I con le espressioni della legge di Ohm otteniamo: Equazione 4.7. Legge di Joule

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Questa formula prende il nome di Legge di Joule

4.6. Forza elettromotrice Il miglior esempio di forza elettromotrice è dato dalle comuni batterie. Queste sono in grado di fornire ai propri capi una differenza di potenziale costante finchè non si esauriscono. Ciò viene realizzato abbinando opportuni elementi chimici all'interno che, venendo in contatto, generano elettroni. Man mano che gli elettroni vengono consumati (abbiamo per esempio messo le pile in una torcia elettrica), i componenti chimici si modificano perdendo progressivamente le loro proprietà. Quando i componenti non sono più in grado di fornire elettroni, la pila è esaurita. Riassumendo: un elemento (batteria) che fornisce una forza elettromotrice presenta ai suoi capi una tensione costante.

4.7. Circuiti elettrici Quando componenti elettrici vengono collegati tra loro per ottenere un determinato risultato si è realizzato un circuito elettrico. I circuiti elettrici possono essere schematizzati utilizzando una opportuna simbologia per i componenti e le grandezze elettriche che sono coinvolte. Ogni componente reagisce secondo regole diverse alle grandezze elettriche che lo sollecitanto; attraverso gli schemi elettrici e le formule ad essi associate è possibile avere un controllo completo sul funzionamento del circuito. Nel circuito seguente evidenziamo come applicando una tensione ai capi di una resistenza, generiamo al suo interno uno scorrimento di corrente.

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Semplice circuito

Vediamo ora una serie di semplici circuiti che tuttavia sono importanti perchè a questi possono essere ricondotti casi di circuiti più complicati. ●

Circuito in serie: In questo tipo di circuito la corrente passa interamente attraverso ciascuna delle resistenze:

Circuito con resistenze in serie

L'intero circuito ha una resistenza equivalente pari alla somma delle resistenze messe in serie: Equazione 4.8. Resistenza equivalente di due resistenze in serie

Notiamo che il valore totale aumenta all'aumentare delle resistenze. ●

Circuito in parallelo: In questo tipo di circuito, la corrente viene suddivisa in più parti ognuna delle quali scorre in una delle resistenze. Più la resistenza è bassa

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più è grande la quota parte di corrente che la attraversa:

Circuito con resistenze in parallelo

L'intero circuito ha una resistenza equivalente data dalla seguente formula: Equazione 4.9. Resistenza equivalente di due resistenze in parallelo

cioè il valore totale diminuisce all'aumentare del numero di resistenze in parallelo. ●

Partitore resistivo: Questo tipo di circuito viene utilizzato quando è necessario suddividere la tensione di cui si dispone in tensioni più piccole:

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Partitore resistivo

Equazione 4.10. Formule che descrivono il partitore resistivo

4.8. Impedenza di un circuito I circuiti visti finora impiegano componenti quali resistenze, condensatori e induttori. Finchè le tensioni e le correnti impiegate sono continue ossia hanno ampiezza costante, i valori di resistenza, capacità, induttanza si mantengono costanti. Tuttavia quando questi circuiti vengono alimentati con tensioni e correnti alternate (sinusoidi a frequenza fissata oppure segnali, quali il segnale audio, contenenti un'insieme esteso di frequenze) i valori dei componenti variano al variare della frequenza. Ciò implica che un circuito reagisce diversamente alle diverse frequenze. Limitandoci ai tre componenti R, L, C finora visti, possiamo introdurre la legge di Ohm generalizzata che prende la forma seguente: Equazione 4.11. Legge di Ohm generalizzata

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Questa scrittura significa che tutte le grandezze coinvolte dipendono dalla frequenza. In particolare il valore Z(f) misura l'impedenza ossia la quantità di resistività e reattanza complessive del'intero circuito. Essendo queste grandezze variabili, non potranno essere descritte da un semplice valore costante ma piuttosto verranno rappresentate su un grafico che ne mostrerà il valore per tutti i valori di frequenza dei segnali coinvolti nel circuito. In realtà tutte queste grandezze vengono descritte da due grafici, uno relativo all'ampiezza (indicato con la lettera A) e uno alla fase (indicato con la lettera Fi). Verrà ora presentato un esempio che illustra praticamente tutti i concetti fin qui esposti. Consideriamo un filtro passa alto che come abbiamo visto prevede l'impiego di un condensatore. Dato che l'altoparlante può essere visto dal punto di vista del circuito come una resistenza (per essere precisi viene visto come un'impedenza ma in questo caso possiamo trascurare la parte di reattanza). Dunque il circuito passa-alto avrà lo schema seguente:

Filtro passaalto

L'impedenza di questo circuito sarà data dalla formula: Equazione 4.12. Impedenza del filtro passa-alto

in cui Rc è la parte di resistività del condensatore. Attraverso qualche calcolo (che però non viene mostrato in quanto implica conoscenze matematiche sui numeri immaginari) possiamo calcolare ampiezza e fase della grandezza Z al variare della frequenza. Più che il calcolo ci interessa l'andamento delle due curve e il loro significato. Un generico filtro potrebbe avere le seguenti curve per l'ampiezza e la

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fase:

Diagrammi di ampiezza e fase dell'impedenza di un filtro passa-alto

●

●

Diagramma di Ampiezza: dato che in un filtro passa alto tutte le frequenze minori della frequenza di taglio (440 Hz) vengono eliminate dal segnale ciò significa che l'impedenza a tali frequenze è molto alta per impedire al segnale di passare. Sopra i 440Hz abbiamo un guadagno di 0dB ossia impedenza nulla e ciò significa che al di sopra della frequenza di taglio tutte le ampiezze restano inalterate. Diagramma di fase: Questo diagramma mostra lo sfasamento tra le due grandezze legate dall'impedenza. Nel nostro caso la tensione V(f) del circuito e la corrente I(f) che attraversa i componenti. Si vede dal grafico come per frequenze inferiori alla frequenza di taglio le due grandezze sono in fase mentre oltre la frequenza di taglio vanno in opposizione di fase: se V(f) fosse una singola frequenza avremmo una I(f) alla stessa frequenza di V (f) ma sfasata con la V(f) di 180 gradi. Dunque la fase è un fattore molto importante, anche se spesso trascurato, nella pratica audio in quanto può introdurre vistosi effetti indesiderati. Generalmente si desidera una diagramma di fase piatto a 0 gradi, tutte le grandezze sono in fase e non ci sono problemi. Tuttavia ciò non è possibile in quanto i componenti dei circuiti introducono ognuno uno sfasamento diverso alle differenti frequenze. Esistono comunque metodi matematici molto sofisticati per progettare circuiti con gli andamenti di ampiezza e fase desiderati.

[6]

Come in tutte le formule fisiche, attenzione a non confondere il simbolo della grandezza (I per la corrente) con il simbolo della sua misura (A di Ampere che da una misura della corrente),

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diremo che una corrente I misura per esempio 5 Ampere. Per definizione 1 Ampere è la corrente generata da una carica di 6.26x1018 elettroni che passa attraverso un conduttore in 1 secondo.In formule: Q = I x t (Q=carica, misurata in Coulomb, I=corrente, misurata in Ampere, t=tempo, misurato in secondi). [7]

Con il termine induzione si indica l'azione elettromagnetica di un componente elettrico su un altro che si trova nel raggio d'azione del suo campo magnetico.

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Capitolo 5. Equalizzatori e Filtri

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Nel grafico "Diagrammi di ampiezza e fase dell'impedenza di un filtro passa-alto" la leggenda è invertita: In rosso è rappresentata la fase ed in giallo la risposta in frequenza del passa-alto. scritto da Michele alle ore 18:09:36 Molto bello e chiaro,c'è un piccolo errore nel simbolo del trasformatore nel passaggio dal primario al secondario. scritto da Alessio alle ore 19:52:52

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5.1. Introduzione 5.2. Equalizzatori 5.2.1. Equalizzatore a campana 5.2.2. Equalizzatore a scaffale 5.2.3. Equalizzatori parametrici 5.2.4. Equalizzatore grafico 5.2.5. Equalizzatori attivi e passivi 5.3. Filtri 5.3.1. Filtri Passa-Basso e Passa-Alto 5.3.1.1. Pendenza 5.3.2. Filtro Passa-Banda

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5.1. Introduzione This work is licensed under a / Questo lavoro è sotto licenza [Creative Commons License]

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Abbiamo visto come l'insieme delle frequenze udibili dall'orecchio umano sia compreso nell'intervallo 20Hz-20KHz. Quando un segnale elettrico rappresentante un'onda acustica (per esempio il segnale che esce da un microfono posto nelle vicinanze di una sorgente sonora) entra in un circuito, viene manipolato e il suo contenuto di frequenze viene modificato. Per avere una chiara visione di questo fatto dobbiamo pensare ai segnali sia nella loro rappresentazione in tempo che nella loro rappresentazione in frequenza [Rappresentazione tempo - frequenza] . Dunque sia x(t) il nostro segnale che entra in un circuito elettrico e sia y(t) il segnale che ne esce. In ogni istante di tempo il circuito interviene sul segnale in ingresso secondo un comportamento che è tipico del circuito che stiamo considerando e che comunque viene descritto da una funzione del tempo h(t). A questo punto dati i tre segnali x(t), y(t), h(t) consideriamo il loro equivalente in frequenza X(f), Y(f), H(f). Nel dominio della frequenza vale l'equazione:

vai

Equazione 5.1. Funzione di trasferimento di un circuito

ed è questa formula che ci permetterà di vedere chiaramente come agiscono sul segnale i circuiti di filtro ed equalizzazione tenendo comunque presente che i discorsi fatti fin qui valgono in generale per i segnali che attraversano un circuito elettrico (la H(f) prende il nome di funzione di trasferimento mentre la h(t) viene chiamata risposta impulsiva). Nota: è importante sottolineare che la formula precedente non vale nel dominio del tempo nel quale vale un altro tipo di relazione matematica tra le funzioni x(t), y(t), h(t) notevolmente più complicata ma di cui non avremo bisogno (per fortuna) per continuare la nostra trattazione. Nella figura seguente riassumiamo quanto detto:

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Segnale attraverso un circuito

5.2. Equalizzatori Un equalizzatore è un circuito in grado di amplificare o attenuare un certa banda di frequenze e di lasciarne altre inalterate. A questo punto siamo in grado di interpretare la curva che descrive l'azione di un equalizzatore: si tratta di una grafico in un diagramma Ampiezza -Frequenza che va moltiplicato per il segnale di ingresso al fine di ottenere il segnale di uscita. Due esempi preliminari chiariranno ulteriormente questo concetto. 1. Caso in cui H(f) = costante e in particolare pari a 1 su tutto lo spettro. Avremo, in virtù della formula di cui sopra: Y(f) = X(f) cioè il circuito non interviene sul segnale in ingresso. 2. Caso in cui H(f)=1 in una particolare banda di frequenze e 0 altrove:

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Esempio di filtro ideale

Il risultato Y(f) proviene dalla moltiplicazione di X(f) e H(f). Dove H(f) è pari a 0 si ottiene Y(f)=0, dove H(f) =1 si ottiene Y(f)=X(f). Questo è un primo esempio di filtro passa-banda ideale. Anche se l'argomento verrà discusso nel dettaglio più avanti possiamo già vedere come una funzione di trasferimento di questo tipo consenta di estrarre dal segnale in ingresso solo una determinata banda (compresa tra 5KHz e 10KHz) che in questo caso risulta essere la nostra banda di interesse. Si tratta di un filtro ideale perché nella realtà non è possibile costruire circuiti che abbiano funzione di trasferimento con delle transizioni così brusche, queste nella realtà saranno smussate e vedremo come la ripidità della pendenza aumenti all'aumentare della complessità e della raffinatezza e dunque del costo del circuito che stiamo considerando. Vi sono diversi tipi di equalizzatori e nelle prossime sezioni ne analizzeremo quelli più importanti.

5.2.1. Equalizzatore a campana

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

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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. 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 di taglio (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

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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 ` 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 scorrerere 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. Divertiamoci un pò coi numeri per vedere 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=400Hz il che significa la banda 9800 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 http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60453 (6 di 14)14/09/2004 22.33.01

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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).

5.2.2. Equalizzatore a scaffale

Shelving EQ 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): Calcolata nel punto in cui la curva di guadagno decade di 3dB rispetto al valore massimo) 2. Guadagno (gain): Applica una amplificazione o una attenuazione alla banda del segnale superiore alla frequenza di taglio

Equalizzatore a scaffale

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5.2.3. 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 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 (Bassi, Medi, Alti) nel primo caso mentre nel secondo in 4 bande (Bassi, Medi Bassi, Medi Alti, Alti). 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 amatoriale

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Equalizzatore su un mixer professionale

5.2.4. 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 5.1. Cassificazione di equalizzatori

Contesto di lavorativo

Largezza della campana

Numero di bande (numero di cursori dell'equalizzatore)

Musicista/Hi-Fi

1 ottava

10

Semi professionale

1/2 ottava

20

Professionale

1/3 ottava

31

5.2.5. Equalizzatori attivi e passivi

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 [Transistor] dunque consentono un reale aumento del guadagno. Tuttavia a causa della circuiteria attiva si possono introdurre maggiori distorsioni nonchè del rumore anche se ciò avviene solo utilizzando

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equalizzatori attivi di scarsa qualità. Di seguito viene riportato il confronto tra il guadagno di un eq. Attivo contro uno passivo:

Confronto tra equalizzatore attivo e passivo

5.3. Filtri I filtri vengono utilizzati per eliminare delle bande di frequenze dal segnale originario. Generalmente vengono realizzati con una circuiteria passiva e sono identificati da una frequenza di taglio fc (sempre calcolata nel punto in cui il guadagno subisce una perdita pari a 3dB).

5.3.1. Filtri Passa-Basso e Passa-Alto

I due tipi di filtro più importanti sono il filtro passabasso (LPF - Low Pass Filter) e il filtro passa-alto (HPF - High Pass Filter). Il primo permette il passaggio delle sole frequenze minori della frequenza di taglio o meglio le frequenze maggiori della frequenza di taglio vengono attenuate in maniera sempre maggiore fino a diventare trascurabili. Il secondo compie le stesse operazioni del primo consentendo il passaggio delle sole alte frequenze:

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Filtri passa-basso e passaalto

Tipiche utilizzazioni di filtri passa-alto sono l'eliminazione di vibrazioni a bassa frequenza come quelle generate da musicisti che camminano su un palco su cui sono poggiati i microfoni o come il rumore di fondo generato da un condizionatore d'aria. Filtri passa-basso vengono invece usati per esempio per eliminare fruscii o rumori ad alta frequenza. Riportiamo di seguito una figura di confronto tra un filtro passa-basso e un equalizzatore a scaffale:

Confronto tra filtro passa basso ed equalizzatore a scaffale

Possiamo vedere come l'equalizzatore a scaffale amplifichi una banda di frequenze lasciando inalterato il resto dello spettro mentre il filtro passa-basso lascia inalterate le basse frequenze e attenua le frequenze maggiori della frequenza di taglio. Vediamo nel filtro che dopo qualche ottava il guadagno è diminuito di qualche decina di dB e questo significa che quelle frequenze sono ormai trascurabili essendo la loro ampienzza molto minore in confronto a quella delle frequenze minori della frequenza di taglio.

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5.3.1.1. Pendenza

Slope Rate La pendenza di un filtro stabilisce quanto rapidamente l'ampiezza decada. Abbiamo visto in precedenza come in diverse situazioni (anche se non in tutte) si renda necessaria una pendenza quasi verticale. Nella realtà ciò non è realizzabile ma ci si possa solo avvicinare a tale risultato. La pendenza si misura in dB/ottava cioè si misura di quanti dB diminuisce il guadagno in un'ottava (sappiamo già che a tale termine corrisponde un raddoppio della frequenza). Facciamo un esempio numerico per fissare le idee riferito alla figura seguente:

Pendenze dei filtri

Si vede che il guadagno del primo filtro, passando da fc a 2fc diminuisce di 12dB mentre il secondo, passando da 2fc a 4fc (è ancora un'ottava) diminuisce di 6dB dunque il primo filtro avrà una pendenza di 12dB/ottava, il secondo di 6dB/ ottava. Nei filtri analogici abbiamo 4 pendenze standard, sono le seguenti: Tabella 5.2. Valori delle pendenze dei filtri Pendenza (dB/ ottava)

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Ordine del filtro

Numero di poli

6

Primo

1

12

Secondo

2

18

Terzo

3

24

Quarto

4

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Il numero di poli si riferisce all'equazione del circuito che realizza il filtro, a noi basti notare che ogni volta che il numero dei poli aumenta di uno, la pendenza aumenta di 6dB/ottava. Esistono anche filtri digitali realizzati mediante degli algoritmi software; alcuni di questi vengono utilizzati per realizzare suoni mediante la sintesi sottrattiva e simulano filtri a 6 poli (36 dB/ ottava).

5.3.2. Filtro Passa-Banda

Sovrapponendo un filtro passa basso e uno passa alto otteniamo due altri tipi di filtri: il filtro passa banda e il filtro a reiezione di banda. Il primo consente il passaggio di una certa banda di frequenze e impedisce il passaggio del resto del segnale (ancora valgono le considerazioni del confronto precedente fra equalizzatore a campana e filtro passa-banda). Il secondo impedisce il passaggio di una certa banda e consente il passaggio del resto delle frequenze del segnale.

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Capitolo 4. Fondamenti di elettronica Capitolo 6. Registratori Analogici visto 3489 volte alle ore 14:13:36

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Paragrafo "5.2.1. Equalizzatore a campana" Fattore di merito Q (Q factor) Se fc=10000Hz e Q=2.5 avremo: w=10000/ 2.5=4000Hz il che significa la banda 8000 Hz - 12000 Hz scritto da Michele alle ore 14:18:23 Complemrnti per il laboro scritto da JOSE alle ore 13:01:56 complimenti per il sito scritto da alessandro alle ore 17:35:09

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 6. Registratori Analogici

Questo blog è dedicato all'Ingegneria del suono. Qui troverete anzitutto un corso multimediale su questa materia. Se volete saperne di più riguardo a questo progetto potete riferirvi al Menu principale, mentre se volete accedere direttamente agli argomenti del corso potete partire dall'indice cliccando qui [Indice]. Altrimenti è possibile stabilire un percorso di navigazione a partire dalle Aree tematiche. Menu principale " Il

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6.1. Introduzione 6.2. Funzionamento dei registratori analogici 6.2.1. Il principio di funzionamento 6.2.2. Criteri per la progettazione 6.2.3. Modalità di funzionamento 6.3. Magnetismo e magnetizzazione 6.3.1. Particelle magnetiche 6.3.2. Grandezze caratteristiche del magnetismo 6.3.3. Caratteristica di trasferimento di un nastro magnetico 6.3.4. Ciclo di Isteresi 6.3.5. Ciclo di isteresi di un nastro magnetico in

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movimento 6.3.6. Corrente di bias 6.3.7. Messa a punto di un registratore analogico 6.4. Considerazioni finali

6.1. Introduzione La necessità di memorizzare in qualche modo un'informazione associata all'onda sonora ha portato alla realizzazione di diversi sistemi di registrazione e uno di questi è il registratore analogico. Nonostante questo mezzo abbia subito nel corso del tempo innumerevoli modifiche dovute a continue innovazioni, i principii generali di costruzione sono rimasti sempre gli stessi assieme alle modalità di impiego. Nonostante l'uso di tali macchine stia progressivamente scomparendo per lasciare il posto a tecniche digitali vale la pena conoscerne il funzionamento di base in quanto in alcuni grandi studi vengono ancora utilizzate.

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6.2. Funzionamento dei registratori analogici

6.2.1. Il principio di funzionamento

L'obiettivo è quello di memorizzare un'informazione che in qualche modo rappresenti la forma dell'onda sonora e renda possibile in un secondo tempo la sua riproduzione. Per fissare le idee supporremo che l'onda da memorizzare sia la solita sinusoide avendo sempre presente che questo caso è estendibile senza grossi problemi al caso di una forma d'onda complessa. Supporremo di aver già 'catturato' la forma d'onda con un microfono e di averla dunque convertita in un segnale elettrico. Le testine del registratore contengono al loro interno un'induttanza [Induttore] attraverso la quale scorre la corrente che proviene dal microfono. Il nastro magnetico è costituito da vari materiali che vedremo nel dettaglio fra poco, qui ci interessa un preciso strato costituito da una molteplicità di particelle magnetiche dotate di

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una polarità ossia di un polo negativo e di uno positivo. Quando il nastro scorre lungo la testina, questa per mezzo dell'induttanza che ha al suo interno, polarizza le particelle ossia le dispone secondo la direzione imposta dalla polarità della corrente. In figura vediamo come nel caso di una sinusoide si verifichi una disposizione delle particelle magnetiche in una direzione specifica durante la semionda positiva e successivamente la direzione opposta durante la semionda negativa.

Magnetizzazione di un nastro magnetico

Dunque la disposizione delle particelle sul nastro magnetizzato rappresenta l'informazione che ci serve per ricostruire in seguito il segnale originario. Infatti in fase di riproduzione un'altra testina, diversa da quella usata per la registrazione, viene in contatto con il nastro magnetico che induce una corrente all'interno dell'induttanza in essa contenuta. Questa piccola corrente indotta, opportunamente amplificata e riprodotta da un altoparlante riproduce l'onda memorizzata durante la fase della registrazione.

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6.2.2. Criteri per la progettazione

Velocità del nastro costante: Questa proprietà è necessaria per non avere variazioni nel contenuto di frequenza rispetto al suono originale. Se il nastro subisce un'accelerazione, le variazioni di polarità nella corrente indotta avvengono più rapidamente e ciò porta alla generazione di frequenze più elevate di quelle contenute nel segnale originale. Nel caso di rallentamento del nastro si verifica il fenomeno opposto. Utilizzo di opportuni livelli di registrazione: è necessario registrare ad un livello sufficientemente alto da coprire il fruscio di fondo. Tale fruscio nasce dal fatto che in assenza di magnetizzazione le particelle sono orientate in modo casuale e, nonstante ciò garantisca un campo magnetico mediamente nullo, una piccola parte di particelle avrà un'orientazione comune creando una corrente minuscola ma comunque udibile. Occore inoltre evitare di registrare a livelli troppo elevati per evitare fenomeni di distorsione. Questi sono generati dal fatto che il numero di particelle contenuto per ogni unità di nastro è limitato. Se viene applicata alla testina una corrente troppo elevata, il numero di particelle magnetiche non è sufficiente a ripodurre una corrente di tale intensità e la polarizzazione non va oltre il punto in cui tutte le particelle sono orientate verso un'unica direzione. Tensione del nastro costante: Questo serve per evitare che il nastro si deformi alterando le sue caratteristiche fisiche e quelle del segnale che su di esso è memorizzato. Minimizzazione del movimenti laterali del nastro: Lo spostamento laterale del nastro modifica in modo imprevedibile la quantità di superficie esposta sulla testina con conseguente alterazione della riproduzione. Minimizzazione dell'usura del nastro: Nella costruzione di registratori analogici pofessionali, particolari accorgimenti meccanici vengono impiegati, vediamoli nel dettaglio considerando un registratore professionale a bobine a due tracce. ●

Rulli di tensione: Hanno la funzione di compensare le variazioni di tensione del nastro durante il suo scorrimento.

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Guide: Impediscono che il nastro abbia movimenti laterali. Tape lifters: Vengono azionati o quando il registratore è fermo (stop) o durante i riavvolgimenti rapidi (fast forward e rewind). Argano Rullo a presa Fanno in modo che il trascinamento del nastro sia il più possibile costante.

6.2.3. Modalità di funzionamento

I registratori analogici professionali sono dotati di 3 testine, una per la riproduzione, una per la registrazione e una per la cancellazione del nastro. Quest'ultima si rende necessaria in quanto registrando su un nastro precedentemente registrato potrebbe creare un effetto memoria e impedire che la nuova magnetizzazione avvenga in modo corretto. Dunque le tre testine con le loro denominazioni sono: Testina di cancellazione (Erase) Cancella un segnale registrato ridisponendo le particelle magnetiche in maniera casuale. Testina di registrazione (Sync) è in grado di operare in registrazione su certe tracce e in riproduzione su altre. Ciò come vedremo consente di effettuare delle sovraincisioni. Testina di riproduzione (Repro) è disegnata 'ad hoc' per la riproduzione di un segnale. In fase di registrazione possiamo ascolare il segnale che proviene dalla testina di sync mentre per avere un controllo sulla qualità del suono registrato ricorriamo sempre alla testina di riproduzione. Vi sono 3 modalità di funzionamento del registratore a seconda delle operazioni che dobbiamo compiere,

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vediamole nel dettaglio: Modalità Input Questa modalità viene utilizzata durante le fasi preliminari della registrazione per impostare i livelli. Dallo schema si vede come il segnale di ingresso vada nella testina di sync (e dunque è possibile registrarlo, anche se in questa fase non viene fatto perché in nessun modo è possibile ascoltare ciò che in realtà è stato inciso sul nastro) e come una copia del segnale venga spedito all'uscita monitor.

Modalità Input

Modalità Repro Questa modalità viene impiegata nella fase di riproduzione. Si vede come il segnale di uscita provenga direttamente dalla testina Repro e dunque sia riprodotto con la qualità massima. Questa configurazione dunque è ottimale per eseguire il mixdown [Il missaggio] mentre non viene mai utilizzata per la registrazione. Si vede dalla figura che il segnale di ingresso arriva comunque alle testine di registrazione rendendo questa operazione possibile tuttavia lo sfasamento tra testina di registrazione e di riproduzione impedirebbe una riproduzione in tempo reale del segnale registrato.

Modalità Repro

Modalità Sync

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In questo caso viene utilizzata solo la testina di sync (che ricordiamo è in grado di funzionare contemporaneamente su alcune tracce in modalità di riproduzione mentre su altre in modalità di registrazione). Alcune tracce vengono riprodotte, altre vengono registrate ed è dunque possibile eseguire delle sovrainicisioni [La registrazione] .

Modalità Sync

Tabella 6.1. Velocità di scorrimento dei nastri magnetici Velocità del nastro (ips, inches per second)

Utilizzo

17/8

Registratori a cassette. è il supporto analogico più scadente.

33/4

Registratori da studio portatili.

71/2

Velocità su registratori analogici semi-professionali.

15

Registratori professionali a 2 tracce. Registratori semiprofessionali a 24 tracce.

30

Registratori professionali a 24 tracce.

Tabella 6.2. Registratori Analogici

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Larghezza Applicazioni Tracce Direzioni (in pollici) Registratori a Cassette

4

2

Amatoriale

4 -8

1

Demo

ATR

4

2

Amatoriale

ATR

2

1

Semi-Pro

MTR

4-8

1

Amatoriale

ATR

2

1

Pro ATR

MTR

8 - 16

1

Semi-Pro

MTR

8

1

Pro

MTR

16

1

Semi-Pro

MTR

24

1

Semi-Pro

Studi portatili

1/8''

1/4''

1/2''

1''

2''

Utilizzo

MTR

16

1

MTR

24

1

MTR

32

1

Qualità massima Standard industria MTR Pro MTR

ATR - Analogue tape recorder. La sigle identifica un registratore analogico a 2 tracce MTR - Multi Track recorder. La sigle identifica un registratore analogico multitraccia

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6.3. Magnetismo e magnetizzazione

6.3.1. Particelle magnetiche

Un nastro magnetico risulta tale in quanto la sua superficie è disseminata di una quantità di particelle magnetiche. Abbiamo visto come queste si orientino in base alla direzione imposta dal campo magnetico generato dalla testina di registrazione. In seguito abbiamo visto che tale orientazione generi a sua volta un campo magnetico che viene trasformato in un segnale dalla testina di riproduzione. Le caratteristiche delle particelle sono un parametro fondamentale per valutare la qualità di un nastro magnetico. Il principio è che più piccole sono le particelle più è accurata la riproduzione della forma d'onda da registrare. Anche la forma delle stesse è un parametro importante: particelle con i contorni molto irregolari restano più separate tra di loro lasciando una parte di superficie non coperta. Questo di traduce in un aumento del fruscio di fondo. Vediamo i materiali con cui vengono realizzate particelle e le loro caratteristiche. Ossido di ferro (FeO2) Le particelle costituite con questo materiale sono tra le più grosse (0.7 •m) e hanno una forma molto irregolare. Come detto questo si traduce in un aumento del fruscio. Diossido di cromo (CrO2) Le particelle sono leggermente più piccole di quelle in ossido di ferro ma hanno una forma più regolare e dunque consentono una densità maggiore. Ciò si traduce in una risposta sensibilmente migliore alle alte frequenze. Metallo http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60452 (9 di 17)14/09/2004 22.33.42

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Le particelle sono molto piccole (circa 0.2 •). Questo consente una notevole accuratezza anche se occorre un flusso magnetico maggiore per magnetizzare il nastro. Vedremo tra un momento cosa significa questo fatto.

6.3.2. Grandezze caratteristiche del magnetismo

Di seguito vengono elencate delle grandezze fisiche che descrivono vari aspetti legati al magnetismo allo scopo di fornire gli elementi necessari per la comprensione delle sezioni successive. Campo magnetico La teoria sui campi magnetici esula veramente dagli scopi che questo corso si propone dunque ci basterà affermare che un campo magnetico è un campo di forze e che viene misurato in Weber (Wb). Polarizzazione È l'azione applicata dalla forza magnetica sulle particelle nel nastro magnetico. Le particelle si allineano seguendo la direzione del campo magnetico applicato. Rimanenza È la quantità di magnetizzazione che rimane presente sul nastro in seguito all'applicazione di una forza magnetica. L'andamento della rimanenza al variare della forza magnetica è descritto da un diagramma denominato diagramma di isteresi [Ciclo di Isteresi] . Saturazione del nastro Si verifica quando la forza magnetica applicata al nastro ha polarizzato praticamente tutte le particelle magnetiche presenti dunque la rimanenza non può aumentare ulteriormente. Coercività

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La quantità di forza magnetica necessaria per cancellare completamente un nastro in saturazione. Flussività È la quantità di forza magnetica che può essere immagazzinata su un nastro. Viene misurata in nWb/m (nano Weber per metro).

6.3.3. Caratteristica di trasferimento di un nastro magnetico

Le particelle magnetiche prima di essere magnetizzate sono ferme e hanno bisogno di una quantità di energia iniziale per vincere l'inerzia. Una volta che sono in movimento seguono abbastanza fedelmente l'andamento del segnale magnetizzante fino al punto di saturazione. La figura seguente mostra una tipica caratteristica di trasferimento di un nastro magnetico che ne descrive il comportamento quando questo viene sottoposto ad una forza magnetica.

Caratteristica di trasferimento di un nastro magnetico

Il grafico riporta sull'asse delle ascisse la forza magnetica applicata, e sull'asse delle ordinate la rimanenza ossia la quantità di magnetizzazione che è stata trasferita al nastro. La forma di questo grafico varia a seconda della frequenza tuttavia il comportamento rimane mediamente quello mostrato in figura. Quando applichiamo una forza magnetica debole ci troviamo all'interno della zona di non linearità. Ciò significa che finchè la forza magnetica rimane ridotta, non riesce a polarizzare le particelle

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che rimangono ferme a causa della forza di inerzia. Aumentando la forza magnetica applicata al nastro ci spostiamo nella zona lineare dove aumenti e diminuzioni della forza magnetica applicata corrispondono a proporzionali variazioni della rimanenza. Aumentando ancora la forza magnetica entriamo nella zona di saturazione dove abbiamo polarizzato tutte le particelle presenti sul nastro dunque il valore della rimanenza rimane costante. Ovviamente ciò vale specularmente per una forza magnetica negativa (ricordiamo infatti che il suono è composto da compressioni e rarefazioni).

6.3.4. Ciclo di Isteresi

Tutti i materiali magnetici sottoposti all'azione di un campo magnetico reagiscono secondo una modalità che viene descritta da un cosiddetto ciclo di isteresi. Ogni materiale con caratteristiche magnetiche ha un suo tipico diagramma che ne descrive il comportamento. Nella figura seguente viene mostrato un ciclo di isteresi generico:

Ciclo di isteresi

●

●

●

●

A: Tutti i dominii sono allineati in posizione casuale B: Saturazione positiva del nastro C: Magnetismo residuo (rimanenza) - il nastro si è allontanato dalla testina D: Magnetismo nullo sul nastro

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●

E: Saturazione negativa del nastro

●

F: Magnetismo negativo residuo (rimanenza)

●

Br: Rimanenza

●

Hc: Coercività - la quantità di forza magnetica necessaria per cancellare un natro magnetico in saturazione

Sull'asse delle ascisse viene riportata la forza magnetica applicata al materiale magnetico (nel nostro caso sono le particelle presenti sul nastro magnetico), su quello delle ordinate la rimanenza. Per avere una chiara percezione dell'andamento della magnetizzazione poniamo di applicare al nastro magnetico un campo magnetico sinusoidale ad una certa frequenza. La figura seguente mostra la sinusoide in questione in cui sono stati evidenziati i punti (A,B,C ecc.) che corrispondono ad altrettante fasi del diagramma di isteresi e che ora analizzeremo uno per uno.

Campo magnetico applicato al nastro

Inizialmente ci troviamo nella posizione A che corrisponde ad assenza di magnetizzazione. In entrambi i diagrammi siamo sul punto 0. Aumentiamo la forza magnetica applicata e arriviamo al punto B della sinusoide. Sul ciclo di isteresi vediamo la reazione non lineare delle particelle magnetiche che poi seguono la forza applicata fino ad arrivare al punto B in cui il nastro è andato in saturazione. Ora diminuiamo la forza applicata fino a riportarla a 0 (punto C). Con nostra sorpresa notiamo che la rimanenza non è scesa a 0 con la forza ma che il nastro è rimasto magnetizzato. È dunque questo il segreto dei nastri magnetici! Sono in grado di memorizzare una magnetizzazione anche quando la forza che l'ha generata si estingue. Andando avanti nell'andamento sinusoidale vediamo che per riportare a 0 la rimanenza dobbiamo applicare una forza

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magnetica negativa. La rimanenza è nulla in corrispondenza del punto D. Aumentiamo ancora la forza magnetica negativa applicata fino al punto E dove troviamo il punto di saturazione negativa. Aumentando di nuovo la forza magnetica applicata arriviamo al punto F che ci mostra una rimanenza negativa (nel punto F siamo ancora in assenza di forza magnetica applicata). Aumentando ancora, riusciamo ad annullare la magnetizzazione del nastro (punto G) e successivamente a portarlo di nuovo in saturazione. Più il ciclo di isteresi assomiglia ad un rettangolo più il nastro magnetico è di buona qualità in quanto la rimanenza, in assenza di campo magnetico applicato, è molto alta.

6.3.5. Ciclo di isteresi di un nastro magnetico in movimento

Nel caso di magnetizzazione di un nastro magnetico dobbiamo tenere conto del movimento del nastro stesso. Quando una zona del nastro viene magnetizzata dalla testina di registrazione, subito dopo se ne allontana. Dunque la forza magnetica applicata a quella parte di nastro diminuisce mano mano che la testina si allontana. Diminuendo la forza magnetica applicata, il ciclo di isteresi si rimpicciolisce fino a collassare nel punto 0.

Ciclo di isteresi su un nastro in movimento

Ciò implica che se il nastro non scorre velocemente l'effetto dell'isteresi cancella la magnetizzazione subito dopo che è stata applicata, dunque un'elevata velocità di scorrimento del nastro minimizza questo fenomeno indesiderato. http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60452 (14 di 17)14/09/2004 22.33.42

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6.3.6. Corrente di bias

Le alte frequenze contengono meno energia e dunque 'faticano' di più a polarizzare le particelle presenti sul nastro magnetico. Ciò si verifica in quanto le particelle sono inizialmente ferme dunque per vincere l'inerzia iniziale hanno bisogno di un'energia maggiore che se fossero già in movimento. La soluzione a questo fenomeno consiste dunque nell'agire sulle particelle in modo che il segnale magnetizzante le trovi già in movimento facilitandone così la polarizzazione. Per fare ciò si aggiunge al segnale da registrare una corrente di bias che consiste in una corrente ad una frequenza molto elevata (fuori dalla banda udibile dall'orecchio umano) che trasporta una potenza sufficiente per mettere in movimento le particelle. La figura seguente mostra un segnale audio (sinusoide), la corrente di bias che gli viene aggiunta e il segnale effettivo che viene mandato alla testina di registrazione.

Corrente di bias

La figura seguente mostra invece come la corrente di bias 'sposti' il segnale audio portandolo all'interno della zona lineare della caratteristica di trasferimento del nastro.

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Corrente di bias e caratteristica di trasferimento

Una corrente di bias può essere efficacemente impiegata per cancellare un nastro magnetico. Applicando una corrente di bias utilizzando la massima forza magnetica consentita (evitando la saturazione), le particelle del nastro vengono tutte polarizzate e ciò elimina qualsiasi informazione relativa alla magnetizzazione precedente.

6.3.7. Messa a punto di un registratore analogico

In questa sezione vengono descritte la varie operaz visto 2716 volte alle ore 14:13:22

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Nella "Tabella 6.2. Registratori Analogici" cosa rappresentano gli acronimi ATR ed MTR? scritto da Michele alle ore 16:57:22 ci sono appena entrato , ma da quello che ho visto promette molto bene scritto da marco alle ore 09:06:52 Grande, io personalmente sono un vero old styler, e non riesco a pensare che una registrazione digitale abbia lo stesso impatto sonoro sulla gente, quindi viva la calda e rumorosa registrazione analogica scritto da marco alle ore 12:25:41

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 7. Effetti e processori di segnale

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7.1. Introduzione 7.2. Effetti 7.2.1. Riverbero 7.2.2. Delay 7.2.3. Phaser 7.2.4. Flanger 7.2.5. Chorus 7.2.6. Pitch Shifter 7.2.7. Tremolo 7.2.8. Vibrato 7.2.9. Distorsore 7.2.10. Exciter 7.2.11. Wah-Wah 7.2.12. Vocoder 7.3. Processori di segnale 7.3.1. Compressore 7.3.1.1. Ingresso Sidechain 7.3.1.2. Curve di compressione 7.3.1.3. Risposta del compressore al segnale di ingresso 7.3.1.4. Compressore con punto di rotazione 7.3.1.5. Compressore multibanda 7.3.1.6. Utilizzo del compressore 7.3.2. De-esser 7.3.3. Limiter 7.3.4. Gate 7.3.4.1. Utilizzo del Gate 7.3.5. Expander

7.1. Introduzione In questa sezione verranno illustrati i principali metodi di manipolazione del segnale audio e le relative apparecchiature utilizzate. Per comodità ci riferiremo a qualsiasi apparecchiatura in esame con il termine di 'effetto' puntualizzando però preventivamente un'importante differenza ossia che gli effetti si dividono in due categorie: gli effetti veri e propri e i processori di segnale. Appartenenti alla prima categoria si intendono i moduli che realizzano una manipolazione su una parte del segnale. All'interno di questi il segnale viene separato in due, una parte raggiunge direttamente l'uscita mentre l'altra passa attraverso il circuito per essere manipolata. All'uscita del modulo un miscelatore permette di riunire i due segnali, uno non manipolato (dry asciutto) e uno manipolato (wet - bagnato). Lo schema elettrico della composizione dei due suoni è il seguente:

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 7. Effetti e processori di segnale

Azione di un effetto sul segnale

La caratteristica degli effetti consiste nel fatto che il segnale asciutto e quello bagnato vengono sommati in parallelo. Appartenenti alla seconda categoria si intendono invece moduli che realizzano una manipolazione sull'intero segnale.

Azione di un processore di segnale

In questo caso i moduli sono disposti in serie. L'evoluzione dell'elettronica al pari delle conoscenze intrinseche del suono hanno permesso la messa a punto di una serie di circuiti che sono divenuti indispensabili nella pratica. L'evoluzione dell'elettronica digitale ha permesso un ulteriore progresso in questo senso con l'introduzione di moduli in grado di manipolare il segnale in via matematica piuttosto che elettrica. Attualmente il mercato è sommerso da un'infinità di effetti diversi con le finalità più impensate. Alcuni di questi sono assolutamente indispensabili, altri sono da considerare strumenti di lusso con i quali dare un tocco in più al proprio lavoro, altri ancora sono effetti talmente particolari che possono essere impiegati solo in determinate situazioni e dunque risultano poco utilizzabili ai fini della pratica quotidiana. Tutti gli effetti citati in questa sezione possono essere realizzati attraverso circuiti elettrici, attraverso circuiti digitali che applicano determinati algoritmi o ancora attraverso moduli che combinano le due modalità. I circuiti elettrici prelevano il segnale che viene loro fornito in ingresso e lo manipolano facendolo passare attraverso oppurtuni circuiti che ne modificano le caratteristiche (come ad esempio l'ampiezza o il contenuto in frequenza). La qualità del modulo

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impiegato in questo caso dipende dalla qualità dei singoli componenti elettrici (resistenze, condensatori, induttanze, connettori ecc.) e dalla qualità del progetto del circuito. I circuiti digitali hanno un funzionamento completamente diverso. Il segnale in ingresso viene campionato e memorizzato in una memoria digitale (RAM). Successivamente un circuito digitale (composto da circuiti integrati) esegue operazioni matematiche sui dati memorizzati secondo un algoritmo che simula una situazione reale [Simulazione di effetti analogici] . Dividiamo dunque gli effetti genericamente detti in due categorie: gli effetti veri e propri e i processori di segnale. Nel seguito verrà data ampia descrizione di entrambi.

7.2. Effetti

7.2.1. Riverbero

Il riverbero è il suono che rimane in un ambiente quando il segnale diretto si è esaurito. Per immaginarlo pensiamo ad un esempio macroscopico: un colpo di pistola in una cattedrale. In effetti, capita raramente di udire colpi di pistola nelle cattedrali ma è comunque una situazione facile da immaginare dal punto di vista del suono. Dopo lo sparo (il suono fuoriuscito dalla pistola si esaurisce quasi subito) il suono rimbomba per diversi secondi estinguendosi lentamente. Questo suono è originato dalle riflessioni del suono originario sulle superfici che incontra. Abbiamo visto come, nel fenomeno della riflessione, una parte dell'energia associata all'onda sonora venga assorbita e un'altra parte venga riflessa. Dunque ad ogni riflessione l'onda sonora perde una parte di http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60451 (4 di 20)14/09/2004 22.41.21

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energia fino a che questa non si estingue. Il suono di riverbero segue leggi molto precise che vengono riassunte nella figura seguente:

Comportamento del suono riverberato

La figura mostra l'ampiezza delle varie riflessioni e gli istanti di tempo in cui si verificano. Il primo suono che raggiunge l'ascoltatore è sempre il segnale diretto (Direct Signal) essendo questo il percorso minimo percorso effettuato dal suono. Dopo una breve pausa denominata ritardo iniziale (pre-delay) arrivano le prime riflessioni (early reflections) che sono quelle che hanno incontrato una sola superficie prima di arrivare all'ascoltatore. Infine arrivano le ultime riflessioni (late reflections) che sono quelle che hanno incontrato più di una superficie. Queste arrivano sovrapponendosi l'una con l'altra generando un suono mediamente continuo. Le ultime riflessioni, per il loro carattere ravvicinato nel tempo, prendono anche il nome di grappolo di riverberazione. In inglese RC: reverb cluster Per riprodurre un tale comportamento si sono adottate tecniche ingegnose che vengono di seguito citate in quanto sono simulate sui moderni moduli di riverbero digitali. ●

Spring (Riverbero a molla): Per simulare l'effetto del riverbero viene impiegata una molla all'interno di una cavità ai cui estremi vengono posti due trasduttori che applicano alla molla il segnale audio. Un microfono viene impiegato per la ripresa del suono così generato. Non è una simulazione molto realistica; la molla viene impiegata su alcuni amplificatori per chitarra mentre è raramente utilizzata per la voce. Un modulo digitale che implementa questa modalità può essere utilizzato per conferire al suono di una chitarra elettrica un carattere anni '60.

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Plate (Riverbero a piastra) Su una piastra, sospesa verticalmente, vengono applicati due trasduttori, uno che trasmette il segnale di ingresso e uno che preleva la vibrazione così generata. Posizionando in punti diversi i due trasduttori è possibile variare le caratteristiche dell'effetto. Questa tecnica ha una risposta più fedele del riverbero a molla, soprattutto alle alte frequenze. Chamber (Camera di riverbero) La sorgente sonora è posta all'interno di una stanza le cui pareti hanno particolari caratteristiche riflettenti. Anche qui viene effettuata la ripresa del suono di ambiente attraverso un microfono.

Le unità di riverbero dell'ultima generazione praticamente sono tutte digitali e impiegano algoritmi di simulazione molto sofisticati (la cui relizzazione è resa possibile grazie al continuo aumento della potenza di calcolo disponibile). Di seguito viene riportata una lista dei controlli fondamentali. ●

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Pre Delay: Consente di modificare il tempo del Pre Delay. Early Reflections: Durata delle prime riflessioni. Decay: Durata del decadimento delle ultime riflessioni. Mix: La percentuale tra segnale asciutto e bagnato (riverberato). Dimensioni della stanza: spesso i valori sono riferiti alle forme-dimensioni degli ambienti (hall, room, chamber, cathedral, spring/plate). HF Ratio: le alte frequenze sono le prime ad essere attenuate durante le riflessioni. Questo controllo permette di simulare le capacità di assorbimento delle superfici. Stereo width: allarga o restringe l'immagine stereo del riverbero.

Alcune unità permettono di definire un tempo di decadimento diverso a seconda della frequenza. Di seguito viene riportato il suono di uno strumento asciutto e lo stesso suono a cui è stato aggiunto un effetto di riverbero in diverse modalità. http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60451 (6 di 20)14/09/2004 22.41.21

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Suono asciutto

Allo stesso suono vengono ora applicati diversi tipi di riverberi: Tabella 7.1. Vari tipi di reverberi Reverbero tipo: damped room

Reverbero tipo: Lexicon PCM 91

Reverbero tipo: cathedral 7sec

Reverbero tipo: big bright plate

7.2.2. Delay

Aggiunge repliche del segnale distanziate nel tempo ingenerando un 'effetto eco'. Inizialmente veniva generato utilizzando un registratore analogico sfruttando la distanza tra ta testina di riproduzione e quella di registrazione. Mandando l'uscita del canale sinistro all'ingresso del canale destro e viceversa e lavorando sulla velocità del nastro si riusciva a ottenere un effetto delay versatile e, per l'epoca, rivoluzionario. L'era digitale ha semplificato molto la realizzazione di questo effetto consentendo inoltre di introdurre innovazioni interessanti come il ping pong delay (le repliche sono alternate sui canali destro e sinistro) e il multi-tap (le repliche si susseguoni con tempi diversi creando effetti di dissolvenza). Nella pratica musicale il tempo di delay viene spesso posto pari al tempo di una battuta. In questo modo le repliche vanno a tempo con la musica creando un effetto che contribuisce a riempire il suono. Per calcolare il tempo di delay (in millisecondi) necessario per un pezzo di n battute al minuto (bpm - beats per minute) possiamo ricorrere alla seguente formula: tempo di delay (ms)=60000 ms/bpm

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Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Delay in due diverse modalità. Tabella 7.2. Effetto delay Delay semplice Delay con maggiore feedback

7.2.3. Phaser

Questo effetto combina il segnale originario e una sua versione ritardata in cui il ritardo viene modulato (ciò significa che varia continuamente e l'andamento della variazione è definito da una funzione come per esempio una sinusoide). Vediamo cosa succede in una tale situazione considerando un segnale sinusoidale:

Sinusoidi sfasate

La forma d'onda superiore è il nostro segnale originario che supporremo costituito da una sinusoide e dalla prima armonica. La seconda forma d'onda è identica alla precedente ma ha un ritardo variabile che al massimo è pari a mezza semionda. Dunque immaginiamo la seconda forma d'onda oscillare sull'asse orizzontale tra 0 e la posizione in cui si trova in figura. Quando si trova sullo 0, le due forme d'onda sono in fase e riscontriamo un rinforzo di tutte le frequenze componenti il segnale. Quando si trova

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nella posizione ritardata (come in figura), notiamo una cancellazione della prima armonica e un rinforzo della seconda. Dunque il contenuto in frequenza del segnale originario è stato modificato. Tutte le posizioni intermedie agiscono in misura diversa sia sulla prima che sulla seconda armonica. Riassumendo, l'effetto phasing consiste nel sommare al segnale originario una sua replica ritardata in cui il tempo di ritardo è modulato secondo una determinata forma d'onda (se il ritardo non fosse modulato otterremmo una variazione statica del contenuto in frequenza del segnale originario, modulando rendiamo più interessante l'effetto). Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Phaser. Suono con effetto Phaser

Possiamo simulare l'effetto phasing utilizzando due microfoni per prelevare lo stesso segnale. Tenendo un microfono fisso mentre l'altro viene ciclicamente avvicinato e poi allontanato dalla sorgente sonora otteniamo due copie dello stesso segnale una ritardata rispetto all'altra. Il movimento avanti e indietro del secondo microfono simula l'operazione di modulazione del tempo di ritardo. La figura seguente mostra lo schema logico di un phaser:

Phaser

Vediamo che il segnale di ingresso viene diviso in due parti: la prima raggiunge l'uscita senza essere manipolata mentre la seconda viene fatta passare attraverso un delay e poi miscelata al segnale di ingresso. Il tempo di delay è controllato da un circuito LFO (Low Frequency Oscillator - Oscillatore a bassa

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frequenza). Tale circuito consiste in un oscillatore in grado di generare forme d'onda (generalmente sinusoidali) a bassa frequenza (1 Hz o anche meno). Tali oscillatori vengono di solito impiegati per controllare i parametri di altri effetti come nel presente caso in cui il LFO modula il tempo di ritardo (per esempio modulando con una sinusoide di 1Hz i due segnali rientrano in fase ogni secondo) tra i due segnali. Possiamo notare che una parte del segnale destinato all'uscita viene prelevata e rispedita in ingresso. Questo artificio viene impiegato in tanti altri tipi di effetti e ha il risultato di amplificare ulteriormente l'effetto applicato. I controlli tipici di cui viene dotato un effetto phaser sono i seguenti: ●

●

●

Rate: la velocità di variazione del tempo di delay (è la frequenza del modulatore LFO - la velocità con cui si sposta un microfono rispetto all'altro). Mix: miscela il segnale originario e quello manipolato. Feedback: controlla la quantità di phasing applicata.

7.2.4. Flanger

Estende l'effetto phasing aggiungendo anche un pitch shifter [Pitch Shifter] ossia un circuito in grado di aumentare o diminuire la tonalità del segnale (l'esempio classico di pitch shifting è quello in cui si accelera o si rallenta lo scorrimento di un nastro magnetico). Per dare una spiegazione pratica di questo fenomeno pensiamo (come al solito) ad una sinusoide ad una certa frequenza registrata su un nastro magnetico. Aumentando la velocità del nastro avremo come risultato che la sinusoide viene riprodotta più velocemente e ciò equivale alla generazione di una sinusoide a frequenza maggiore. Lo schema logico è il seguente (anche questo effetto inizialmente veniva realizzato utilizzando un registratore analogico a bobine):

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Flanger

Notiamo che il LFO pilota sia il modulo delay che quello pitch shifter. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Flanger. Suono con effetto Flanger

7.2.5. Chorus

Presenta un'ulteriore estensione rispetto al Phaser e al Flanger aggiungendo un modulo che introduce variazioni di ampiezza sul segnale manipolato:

Chorus

Le variazioni di tempo, ampiezza e pitch restituiscono un effetto simile al suono di un coro da cui il nome dell'effetto. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Chorus.

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Suono con effetto Chorus

7.2.6. Pitch Shifter

Questo effetto, come precedentemente accennato, è in grado di aumentare o diminuire la tonalità del segnale di ingresso. Questa proprietà può essere impiegata in modi molto diversi e interessanti. Per esempio si può regolare l'effetto in modo che restituisca la nota suonata in ingresso aumentata di un'ottava (questa modalità viene a volte usata sugli assoli di chitarra elettrica). Agendo sul ritardo con cui vengono emesse le note e sull'aumento (diminuzione) di tonalità si possono realizzare diversi effetti:

Diversi utilizzi del Pitch Shifter

L'immagine a) mostra come sia possibile realizzare un effetto arpeggio restituendo repliche ritardate in tempo con la tonalità che aumenta di volta in volta. Nella b) viene mostrato come, lasciando il pitch inalterato, il pitch shitfter si comporta come un delay. Nella c) si vede come ponendo a zero il tempo di delay si possano formare degli accordi suonando una singola nota. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Pitch Shifter. Suono con effetto Pitch Shifter

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7.2.7. Tremolo

Applica sul segnale di ingresso modulazioni di ampiezza. Un LFO controlla la modulazione. La frequenza del LFO controlla la rapidità della modulazione, l'ampiezza controlla l'escursione di volume applicata. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Tremolo. Suono con effetto Tremolo

7.2.8. Vibrato

Applica sul segnale di ingresso modulazioni di tono (frequenza). In questo caso un LFO modula la frequenza del segnale. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Vibrato. Suono con effetto Vibrato

7.2.9. Distorsore

Non è esagerato affermare che questo effetto ha cambiato la storia della musica. La nascita del Rock infatti deve molto all'invenzione di questo effetto scoperto per caso come risultato di un'errata amplificazione. Il principio di funzionamento del distorsore è molto semplice. Quando l'ampiezza di un segnale supera la soglia massima consentita all'ingresso di un amplificatore, si incorre nel fenomeno chiamato saturazione. Questo significa che quando il segnale di ingresso è minore della soglia, http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60451 (13 di 20)14/09/2004 22.41.21

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l'amplificatore funziona correttamente e riproduce in uscita la forma d'onda amplificata. Quando però il segnale di ingresso supera la soglia, l'amplificatore ha raggiunto il suo massimo e non è in grado di amplificare ulteriormente la forma d'onda. Ciò si traduce in un'uscita costante pari al massimo consentito per l'amplificazione per tutto il tempo che il segnale di ingresso rimane al di sopra della soglia. Quando il segnale di ingresso ridiscende al di sotto della soglia l'amplificatore ricomincia a funzionare correttamente. La figura seguente illustra la curva di amplificazione di un amplificatore e la sua azione su un segnale di ingresso di tipo sinusoidale che presenta dei massimi al di sopra della soglia.

Effetto della saturazione su una sinusoide

Dunque in uscita abbiamo un segnale 'saturato'. La saturazione introduce una brusca variazione del segnale che non segue più il suo andamento sinusoidale naturale e questo significa che il nuovo segnale contiene nuove frequenze più alte di quella originaria. Vediamo questo fatto dal punto di vista della teoria dei segnali facendo riferimento alle nozioni introdotte nella relativa sezione [Distorsione da saturazione] . Abbiamo detto più volte che qualsiasi segnale complesso è riconducibile alla somma di sinusoidi a diverse frequenze (e fasi). Più brusche sono le transizioni presentate dal segnale, più frequenze sono necessarie per riprodurlo in termini di sinusoidi. Guardando ora la sinusoude saturata di figura ci accorgiamo che sono state introdotte delle brusche transizioni e dunque nello spettro devono essere comparse delle nuove frequenze e sono queste che generano il suono tipico della distorsione. Dunque la distorsione allo stato puro si ottiene alzando il guadagno di un pramplificatore in modo che parte del segnale che poi andrà all'amplificatore finale [Curva di amplificazione] . superi in certi punti il suo valore di soglia. Un bell'amplificatore Marshall valvolare è in grado di generare un bellissimo suono di distorsione. Se non ne avete uno, potete usare un effetto che simula al suo interno la saturazione, anche se la

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qualità dell'effetto sarà diversa. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Distorsore in diverse modalità. Tabella 7.3. Distorsore AC30 Crunch Light Marshall Heavy Mesa

7.2.10. Exciter

Questo effetto introduce leggere saturazioni sul segnale di ingresso. Come detto, una saturazione genera nuove armoniche dipendenti dal contenuto in frequenza del segnale di ingresso. Quindi l'exciter è in grado di generare alte frequenze a partire da segnali che ne difettano. è per esempio il caso di alcune voci, che per quanto intonate, in fase di missaggio mancano di 'mordente'. L'effetto è in grado di conferire a queste voci caratteristiche come la brillantezza e la definizione. A volte un exciter viene impiegato su un intero mix al fine di equilibrarne il contenuto in frequenza. Un altro utilizzo è nel campo radio-televisivo: a volte le pubblicità vengono trattate con un exciter in modo da risaltare maggiormente rispetto ai suoni della normale programmazione. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un effetto Exciter. Suono con effetto Exciter

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7.2.11. Wah-Wah

Questo effetto viene applicato principalmente alle chitarre elettriche e acustiche. Consiste in un filtro passa basso che presenta un picco in corrispondenza della frequenza di taglio.

Forma del filtro utilizzato dal Wha-Wha

La frequenza di taglio viene modificata manualmente anzi, per essere precisi, con il piede che aziona un potenziometro, oppure modulata con un LFO o ancora può essere controllata dall'ampiezza del segnale di ingresso. Ciò significa che quando una corda viene pizzicata, il segnale si trova nella fase di attacco e dunque ha l'ampiezza maggiore. Ciò si traduce in una frequenza di taglio elevata. Man mano che l'inviluppo del suono decade, diminuisce anche la frequenza di taglio. Questa traslazione della frequenza di taglio genera il suono tipico del Wah-Wah. Di seguito viene riportato un suono su cui è stato applicato un Wha-Wha. Suono con effetto Wha-Wha

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7.2.12. Vocoder

Questo effetto è ottenuto mediante la tecnica della sintesi sottrattiva. Questo corso esula dalla trattazione della sintesi sonora e delle sue implicazioni. In questa sede sarà sufficiente citare il fatto che la sintesi sottrattiva consiste nella rimozione, utilizzando opportuni filtri, di alcune frequenze che compongono il suono originario. Tali filtri sono controllati da parametri dipendenti dal segnale di ingresso e prendono il nome di VCF (Voltage Controlled Filters). Di seguito viene presentato un suono vocale e la sua successiva manipolazione attraverso un vocoder Una bella voce

La stessa voce dopo l'applicazione di un vocoder

7.3. Processori di segnale

7.3.1. Compressore

È sicuramente il processore più importante. Il compressore agisce sulla dinamica [Dynamic Range] del segnale di ingresso riducendone l'ampiezza quando questa supera una certa soglia; la riduzione viene espressa con un rapporto, per esempio 3:1. Ciò significa che quando il segnale supera la soglia, la parte di segnale al di sopra di questa viene ridotta di 1/3:

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Dinamica normale e compressa

Nella figura precedente abbiamo sulla sinistra il segnale che si presenta all'ingresso del compressore. Sulla sinistra vediamo le ampiezze di riferimento misurate in dBu e possiamo notare che il segnale ha una dinamica di 50 dB. La figura mostra anche la soglia scelta per l'azione del compressore: -20 dB. Nella figura di destra vediamo il risultato di una compressione 3:1. La parte di segnale al di sotto della soglia è rimasta invariata mentre la parte superiore è stata ridotta a 1/3 e dunque la parte di dinamica superiore alla soglia che era di 30 dB si è ridotta a 10 dB. La dinamica complessiva è dunque stata ridotta da 50 dB a 30 dB. Vediamo ora nel dettaglio i controlli del compressore: ●

●

Threshold (Soglia): Questo valore è espresso in dB e determina la soglia oltre la quale il compressore entra in azione. Ratio (Rapporto): Quantifica la riduzione di ampiezza del segnale al di sopra della soglia. Alcuni rapporti tipici sono: ❍

❍

❍

1:1 - Assenza di compressione, il segnale di uscita è lo stesso del segnale di ingresso. 2:1 - Il segnale al di sopra della soglia viene dimezzato. Se il segnale supera la soglia di 10 dB il suo valore verrà ridotto a 5 dB sopra la soglia. Altri valori sono 3:1, 4:1 ecc. Per valori superiori a 10:1 il compressore si comporta praticamente come un limitatore [Limiter] .

Nella figura seguente viene mostrata la curva di compressione di un compressore per diversi valori del rapporto di compressione:

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Curva di compressione

La figura mostra l'ampiezza del segnale di uscita in funzione di quello di ingresso. Si vede che fino al valore di soglia l'ampiezza del segnale di uscita è la stessa di quella del segnale di ingresso. Oltre interviene la compressione secondo il rapporto di compressione impostato. ●

Attack time (Tempo di attacco): Indica il tempo impiegato dal compressore per entrare in azione dopo che il segnale ha superato la soglia e viene indicato in millisecondi. Nella figura seguente vengono paragonate due situazioni con tempo di attacco corto e lungo.

Tempi di attacco di un compressore

visto 5615 volte alle ore 14:13:06

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non si potrebbe aggiungere una parte relativa alle differenze fra i vari tipi di distorsione (distorsore, overdrive, fuzz)? scritto da andrea alle ore 11:40:52 scritto da alle ore 16:54:08

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 7. Effetti e processori di segnale

sito veramente stupendo manca però la parte sulla compressione ... bisogna comprare il cd oppure verrà pubblicata? scritto da Martino alle ore 16:10:58 alcuni capitoli non sono completi ma non dipende da me. Per dettagli: http:// audiosonica.blog.excite.it/permalink/67620 scritto da audiosonica alle ore 09:21:00 Il Capitolo 7 non è completo. Manca tutta la seconda parte che parla DEL COMPRESSORE, DEL dE-ESSER,del Limiter, del Gate, dell'Expander... scritto da Fausto alle ore 16:56:58

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 8. Connessioni, cavi e connettori

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Sommario 8.1. Introduzione 8.2. Connessioni Ottiche 8.3. Connessioni Elettriche 8.3.1. Connessioni Elettriche Sbilanciate 8.3.2. Connessioni Elettriche Bilanciate 8.3.3. Distorsione sulle connessioni elettriche 8.4. Connettori

8.1. Introduzione

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I cavi svolgono la funzione di trasportare un segnale elettrico da un punto a un altro. Ne esistono di diversi tipi e destinati agli usi più disparati anche in funzione del tipo di segnale che trasportano.

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Alle estremità dei cavi sono montati i connettori; anch'essi diversi a seconda del tipo di segnale che il cavo trasporta. Il trasporto del segnale elettrico da parte di un cavo deve avvenire introducendo la minima distorsione possibile. Un cavo è composto da materiale conduttore, maggiore è la sua qualità (e questo spesso significa un prezzo maggiore) maggiori sono le sue capacità conduttive. Naturalmente non esiste un conduttore che non introduca nessuna resistenza

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8.2. Connessioni Ottiche

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dunque ogni cavo introduce una caduta di tensione ai suoi capi che dunque si traduce in una perdita sul segnale tanto più accentuata quanto maggiore è la lunghezza del cavo. La perdita di segnale lungo un cavo si misura in dB/m o dB/Km (un cavo lungo 5 metri che ha una perdita di 2 dB/m introduce una attenuazione pari a 10 dB sul segnale che lo attraversa).

RSS 0.91

Vengono utilizzate generalmente per la trasmissione di segnali digitali. Lo schema della connessione comprende un LED, una fibra ottica e un foto-diodo secondo lo schema seguente:

Schema di una connessione ottica

vai

La trasmissione del segnale (un fascio di fotoni) avviene attraverso la fibra ottica che ha la struttura schematizzata nella figura seguente:

Propagazione di fotoni all'interno di una fibra ottica

La fibra ottica ha un rivestimento esterno denominato cladding e una struttura interna che prendo il nome di core. La differenza di indice di rifrazione tra i due mezzi permette alla luce (che altro non è che un'onda elettromagnetica ad una certa frequenza) di essere riflessa e di propagarsi all'interno della fibra. Naturalmente non tutta l'onda viene riflessa, una parte viene assorbita introducendo una degradazione del segnale che aumenta con la distanza. Tuttavia tale assorbimento è praticamente trascurabile poiché introduce una distorsione

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dell'ordine di 0.5 dB/Km.

8.3. Connessioni Elettriche Vengono utilizzate per la trasmissione di segnali elettrici. A volte i segnali da trasportare hanno un voltaggio talmente basso da essere fortemente soggetti a interferenze sia elettrostatiche che elettromagnetiche e dunque nella progettazione di cavi si introducono soluzioni tecniche per ridurre l'entità di queste interferenze.

8.3.1. Connessioni Elettriche Sbilanciate

Sono costituite da due conduttori: uno trasporta il segnale, l'altro svolge la funzione di massa. Il conduttore di massa viene utilizzato come schermo contro le interferenze elettrostatiche. Viene infatti avvolto attorno al cavo che trasporta il segnale 9 realizzando così la cosiddetta gabbia di Faraday [ ] ed eliminando così l'effetto dell'interferenza elettrostatica. La figura seguente mostra un cavo sbilanciato connesso ad un connettore di tipo jack da 1/4" a due poli:

Connessione sbilanciata

Si può notare come il cavo che trasporta il segnale

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venga connesso alla punta del jack. Invertendo i collegamenti su punta e anello si realizza un cavo invertitore di fase.

8.3.2. Connessioni Elettriche Bilanciate

Sono costituite da tre conduttori: il cavo che trasporta il segnale, la massa e un altro cavo che trasporta una copia del segnale invertita di fase rispetto alla massa. La figura seguente ci aiuta a comprendere questo schema di collegamenti:

Segnali su una connessione bilanciata

Per una descrione più dettagliata, riferirsi al capitolo relativo al rumore e in particolare alla sezione dedicata alle tecniche di riduzione del rumore. La figura seguente mostra un cavo bilanciato connesso ad un connettore di tipo jack da 1/4" a tre poli:

Connettore per connessione bilanciata

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8.3.3. Distorsione sulle connessioni elettriche

Abbiamo visto nell'introduzione di questa sezione come ogni cavo introduca una distorsione che si traduce in una attenuazione del segnale che lo attraversa. Ciò vale per qualsiasi tipo di cavo, ottico o elettrico che sia. Un tipo di distorsione tipico delle connessioni elettriche è quella che viene definita come distorsione microfonica. Per illustrarla occorre schematizzare un cavo, che per semplicità supponiamo sbilanciato, nel modo descritto nella figura seguente:

Rappresentazione elettrica della distorsione microfonica

Nella figura sono stati schematizzati i due conduttori che costituiscono il cavo. Un conduttore, come detto, introduce una resistenza che abbiamo rappresentato con le resistenze R1 e R2. Inoltre sui due conduttori scorrono cariche elettriche e questo è assimilabile al comportamento di un condensatore. Il circuito equivalente che ne deriva è quello di un filtro passabasso [Filtri] e questo significa che il nostro cavo si comporta come un filtro in cui all'aumentare dei valori delle resistenze R1 e R2 aumenta l'incidenza del filtro sul segnale. Un secondo problema che nasce con la presenza di una capacità indotta consiste nel fatto che se i due conduttori vengono mossi uno rispetto all'altro (per esempio quando il cavo viene piegato) la distanza tra le due placche (in realtà tra i due conduttori) varia alterando il valore dalla capacità. Ciò si traduce nello scorrimento di una corrente all'interno del condensatore che sarà udibile sotto forma di suono. Per ulteriori approfondimenti sulle cause del rumore indotto sui cavi elettrici si rimanda alla sezione relativa al rumore [Rumore] .

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8.4. Connettori Connettori utilizzati nelle connessioni ottiche: ●

FDDI (Fibre Distributed Digital Interface)

●

SC (della casa costruttrice NTT)

●

ST (della casa costruttrice AT&T)

●

Toslink (della casa costruttrice Toshiba)

Connettori utilizzati nelle connessioni elettriche: ●

●

●

●

TRS jack 1/4": TRS-Tip Ring Sleeve (punta, anello, manica). Si è già accennato ai connettori di tipo jack da 1/4" utilizzati nelle connessioni sbilanciate (jack mono) e quelle bilanciate (jack stereo). TRS jack 1/8": Analoghi ai precedenti ma con dimensioni dimezzate. Consentono una qualità inferiore data la minor superficie metallica esposta per realizzare il collegamento. Bantom: Hanno una forma simile ai jack 1/4" a due poli e vengono utilizzati per realizzare collegamenti su una patchbay [La PatchBay] . RCA: Altre denominazioni sono: phono, cinch, tulip. Ha la forma descritta nella figura seguente:

Connettore RCA maschio

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Connettore RCA femmina

Viene utilizzato per le connesioni su impianti Hi-Fi casalinghi e per le connessioni digitali di tipo SPDIF [SPDIF:Sony/Philips Digital Interface] ●

●

BNC: Sono simili ai connettori RCA ma hanno una ghiera che permette di fissarli. Vengono generalmente utilizzato per connessioni video e per connettere computer in rete. XLR - Canon: Sono utilizzati per i cavi microfonici: Hanno la forma e le connessioni descritte nella figura seguente:

Connettore XLR maschio

Connettore XLR femmina

A volte questo tipo di connettore è utilizzato per connessioni nell'impianto luci, per connessioni digitali e per connessioni MIDI [Il protocollo MIDI] . ●

Speakon: Vengono utlizzati in ambito live per il collegamento dei monitor agli amplificatori finali:

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Connettore Speakon maschio

Connettore Speakon femmina Connettore Speakon femmina

Sono dotati di una ghiera che permette di fissarli in modo sicuro. ●

EDAC: Sono grossi connettori multipin che permettono di connettere con un'unica presa un grande numero di segnali:

Connettore EDAC

●

DIN a 5 pin: Utilizzato per connessioni MIDI:

Connettore DIN

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[9]

Per una dettagliata descrizione sul funzionamento della gabbia di Faraday si rimanda a qualsiasi testo introduttivo di fisica che descriva i fenomeni elettrici elementari.

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Piedinatura del connettore DIN a 5 poli: http://www.dreamvideo.it/elettronica/connettori/din5p45g_audio.htm scritto da Michele alle ore 15:17:56 Apri il tuo ampli e sul connettore DIN individua il cavo del segnale e quello della massa. Poi costruisci un cavetto DIN/RCA che rispetti il significato dei segnali. Non so quanto questo possa esserti di aiuto. Spero almeno un pochetto... ;-) scritto da audiosonica alle ore 15:12:04 Ciao, complimenti veramente per il tuo Sito, volevo porti un quesito; ho appena acquistato un vecchio amplificatore A&R Cambridge A60 e come ingrressi di linea utilizza solo prese DIN 5 poli, puoi dirmi come posso realizzare un cavo di segnale da DIN a RCA? scritto da Luca Bordi alle ore 23:08:53

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9.1. Introduzione 9.2. Il principio di funzionamento 9.3. Caratteristiche di un altoparlante 9.3.1. Frequenza di risonanza di un altoparlante 9.3.2. Efficienza di un altoparlante 9.3.2.1. Altoparlanti a sospensione pneumatica 9.3.2.2. Altoparlanti a tromba acustica 9.3.3. Sensibilità di un altoparlante 9.3.4. Potenza massima applicabile 9.3.5. Impedenza di un altoparlante 9.3.6. Risposta in frequenza 9.3.7. Diagramma polare di un altoparlante 9.4. Tipi di altoparlanti 9.5. Altoparlanti piezoelettrici 9.6. Diffusori 9.6.1. Il crossover 9.7. Tipi di cassa acustica 9.7.1. Bass reflex 9.7.2. Cono passivo 9.7.3. Tromba retroattiva

vai

9.1. Introduzione Gli altoparlanti hanno la funzione di trasformare un segnale elettrico, che trasporta un'informazione sonora, in un'onda acustica. Come vedremo tra un momento, il principio di funzionamento è piuttosto semplice. Tuttavia la costruzione di 10 un diffusore acustico [ ] , che restituisca il suono alterandone il meno possibile le caratteristiche su tutta la banda udibile, è un lavoro complesso che coinvolge molti aspetti sia teorici che pratici. In questa sezione verranno analizzate le caratteristiche degli altoparlanti e il loro utilizzo nella costruzione di diffusori nonché gli aspetti elettrici e acustici coinvolti. Il tipo di altoparlante utilizzato nella quasi totalità dei casi è quello elettrodinamico e dunque è su questo che verrà concentrata l'attenzione nelle successive sezioni.

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9.2. Il principio di funzionamento Questo tipo di altoparlante viene realizzato applicando il principio inverso utilizzato per i microfoni elettrodinamici. All'interno di un magnete circolare viene posto un conduttore in forma di avvolgimento e su questo viene montata la membrana incaricata di generare l'onda acustica a partire dal segnale elettrico applicato all'avvolgimento. La situazione è schematizzata nella figura seguente:

Schema semplificato di un altoparlante

Naturalmente si tratta di uno schema molto semplificato ma sufficiente per analizzare il funzionamento dell'altoparlante. Quando ai capi di un conduttore viene applicato un segnale elettrico, al suo interno scorre una corrente costituita da un flusso di elettroni. Dato però che gli elettroni sono bloccati nella loro posizione dal campo magnetico generato dal magnete, per far avvenire uno scorrimento di elettroni nel conduttore è quest'ultimo che viene forzato a muoversi. Dunque l'intero avvolgimento si muove verso l'alto e verso il basso a seconda della polarità applicata ai suoi capi ossia a seconda del segnale elettrico applicato. Se supponiamo di applicare un segnale sinusoidale di una certa ampiezza avremo che la semionda positiva spinge l'avvolgimento (e la membrana che su di esso viene montata) verso l'alto mentre durante la semionda negativa l'avvolgimento (e la membrana) si sposteranno verso il basso. Questo movimento della membrana genera compressioni e dilatazioni dell'aria e questo, come andiamo dicendo dall'inizio di questo corso, genera un suono. La membrana viene fissata sull'involucro esterno tramite un sistema di sospensione elastico come descritto nella figura seguente:

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Sospensione elastica della membrana

Il sistema di sospensione va realizzato con la massima cura in quanto è il responsabile della perfetta centratura 11 dell'avvolgimento all'interno del traferro [ ] e del corretto smorzamento delle oscillazioni. Per questo la sospensione viene realizzata con un materiale pesante e ondulato in grado di smorzare le oscillazioni che non sono generate direttamente dal segnale elettrico.

9.3. Caratteristiche di un altoparlante

9.3.1. Frequenza di risonanza di un altoparlante

Quando un sistema elastico viene sottoposto ad una sollecitazione oscillatoria reagisce diversamente a seconda della frequenza della sollecitazione. In particolare il sistema elastico comincia ad oscillare alla stessa frequenza della sollecitazione quando questa è simile alla frequenza di risonanza del sistema. Ogni sistema elastico ha infatti una propria frequenza di risonanza calcolabile utilizzando formule matematiche

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che descrivono le grandezze coinvolte nel sistema stesso. Detto ciò usciamo dal campo teorico e vediamo cosa significa questo discorso in pratica. Immaginiamo che il nostro sistema elastico sia un altoparlante (dunque un sistema composto da varie parti: membrana, avvolgimento e altro), che avrà una sua propria frequenza di risonanza. Per fissare le idee supponiamo che la frequenza di risonanza sia di 40 Hz. Per il discorso fatto prima, se applichiamo all'altoparlante un segnale elettrico sinusoidale e variamo la frequenza del segnale, avremo che finché la frequenza del segnale non si avvicina a quella di risonanza dell'altoparlante, la membrana dell'altoparlante non sarà sollecitata (o quanto meno sarà sollecitata in maniera minima). Quando invece arriviamo verso i 40Hz, la membrana comincerà ad oscillare anch'essa a questa frequenza e potremo udire un suono uscire dall'altoparlante di frequenza pari alla frequenza del segnale elettrico applicato. La figura seguente mostra l'ampiezza dell'oscillazione dell'altoparlante in questione sollecitato da un segnale di cui variamo la frequenza:

Sollecitazione di un sistema elastico

Si vede come l'ampiezza dell'oscillazione sia massima nelle vicinanze della frequenza di risonanza mentre sia quasi nulla altrove. La figura mostra anche il diagramma di fase di questo sistema elastico che evidenzia come le frequenze superiori a quella di risonanza vengano invertite di fase (uno sfasamento di 180 gradi implica una inversione di polarità ossia

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un'inversione di fase). Naturalmente questa situazione è altamente indesiderata nel caso di un altoparlante che non deve introdurre alterazioni sul segnale di ingresso e meno che mai un'inversione di fase nella banda di frequenze che deve riprodurre. Infatti, il diagramma di fase di un altoparlante non ha mai l'andamento mostrato che però è stato preso come esempio per evidenziare ancora una volta le problematiche relative all'andamento della fase che vengono spesso trascurate.

9.3.2. Efficienza di un altoparlante

E' la misura effettiva della potenza acustica dell'altoparlante ossia la sua capacità di trasformare l'energia elettrica in energia acustica. Ovviamente, maggiore è l'efficienza dell'altoparlante, maggiore è la quantità di energia elettrica che viene trasformata in energia acustica. La parte di energia elettrica che non viene convertita in energia acustica viene dissipata dall'altoparlante sotto forma di calore. E' questo uno dei motivi per cui l'avvolgimento all'interno del traferro viene tenuto spesso sotto vuoto: la presenza di aria permetterebbe un maggiore aumento della temperatura a causa dell'energia dissipata con il rischio di danneggiare l'avvolgimento stesso. L'efficienza varia in funzione della frequenza e dunque un altoparlante viene impiegato nella banda di frequenza dove la sua efficienza è massima e pressoché costante. L'efficienza di un altoparlante è generalmente molto bassa, dell'ordine di 1-2% fino ad un massimo di 8%. Per aumentarne l'efficienza vengono adottati diversi metodi a seconda anche della banda di frequenza riprodotta. Alle basse frequenze si realizzano membrane a forma di cono che raccolgono l'aria da spostare meglio di una membrana piatta come viene mostrato nella figura seguente:

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Confronto tra membrana a cono e membrana piatta

9.3.2.1. Altoparlanti a sospensione pneumatica

Negli altoparlanti per basse frequenze l'efficienza risulta particolarmente bassa in quanto la sospensione elastica smorza molto le oscillazioni per impedire la produzione di suoni indesiderati. Per aumentare l'efficienza si realizzano altoparlanti a sospensione pneumatica. In questo caso l'altoparlante viene fissato ad un contenitore a tenuta d'aria e il materiale che congiunge la membrana al resto della struttura viene privato delle sue caratteristiche di smorzamento il quale viene ottenuto stavolta grazie al vuoto d'aria che cerca di ripristinare le variazioni di pressione generate dall'oscillazione della membrana. In altre parole, dato che l'area posteriore alla membrana è sotto vuoto, un movimento della stessa provoca una variazione della pressione interna che viene ripristinata dal vuoto d'aria. Questo sistema consente un'escursione molto maggiore della membrana e dunque un sostanziale aumento dell'efficienza.

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9.3.2.2. Altoparlanti a tromba acustica

Per aumentare l'efficienza degli altoparlanti dedicati alla riproduzione delle alte frequenze, questi vengono fissati alla base di un condotto a forma di tromba come viene descritto nella figura seguente:

Altoparlante a tromba

In questo modo viene realizzato il cosiddetto adattamento di impedenza acustica. In assenza della tromba la membrana si trova in contatto con una superficie di aria teoricamente molto maggiore di quella della membrana stessa e questo genera una dispersione dell'energia acustica in tutte le direzioni. Con la tromba invece, la membrana si trova in contatto con una superficie d'aria simile alla sua superficie. Il primo strato di aria (con una superficie leggermente maggiore di quella della membrana) è a sua volta in contatto con lo strato d'aria successivo che, per la forma della tromba, sarà un po' più grande del precedente e così via. In questo modo il movimento d'aria viene trasmesso progressivamente da uno strato all'altro con superficie via via maggiore e questo consente di canalizzare al meglio l'energia acustica e di evitare le dispersioni. Naturalmente vi sono diverse forme di tromba ognuna con le sue caratteristiche anche se il principio di funzionamento rimane il medesimo. Con questi sistemi si ha un incremento dell'efficienza fino a valori del 30%. Oltre al miglioramento dell'efficienza questo sistema viene utilizzato per

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direzionare le alte frequenze che sappiamo dipendere fortemente dalla direzione di propagazione.

9.3.3. Sensibilità di un altoparlante

Viene misurata in dBspl e misura l'intensità della pressione sonora ad un metro dall'altoparlante quando a questo viene applicato un segnale elettrico di potenza pari a 1 Watt. Per esempio 93dBspl/m/W indica che nelle suddette condizioni si è misurata una pressione sonora di 93 dBspl.

9.3.4. Potenza massima applicabile

Viene misurata da due grandezze. La potenza di picco è la potenza massima che l'altoparlante può sopportare senza essere danneggiato. Se anche una sola volta il segnale supera questo valore l'integrità dell'altoparlante verrà compromessa. La potenza RMS (Root Mean Square) invece è una misura della potenza media applicabile per un certo tempo prima che il calore cominci a danneggiare l'altoparlante.

9.3.5. Impedenza di un altoparlante

Abbiamo visto nella sezione relativa l'esatto significato dell'impedenza di un componente elettrico [Impedenza] . Anche gli altoparlanti, essendo sostanzialmente dei circuiti hanno un'impedenza che varia in funzione della frequenza del segnale applicato. Generalmente si considera l'impedenza di un diffusore acustico come la combinazione delle impedenze dei singoli altoparlanti e dei circuiti che ne fanno parte. Tipici valori per l'impedenza dei diffusori sono: 4 Ohm, 8 Ohm, 16 Ohm. Naturalmente sono valori indicativi in quanto come detto l'impedenza varia in funzione della frequenza. La figura seguente mostra un tipico andamento dell'impedenza di un altoparlante di cui viene fornito il valore http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60449 (9 di 19)14/09/2004 22.42.04

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12 dell'impedenza nominale [ ] pari a 8 Ohm:

Tipico andamento dell'impedenza di un altoparlante

9.3.6. Risposta in frequenza

Consiste in un diagramma che mostra l'accuratezza con cui vengono riprodotte tutte le frequenze della banda udibile. La figura seguente ne mostra un esempio:

Risposta in frequenza di un diffusore

Viene riportato il valore della sensibilità in funzione della frequenza. Questo dovrebbe essere in teoria costante affinché il diffusore abbia la medesima resa a tutte le frequenze. Il diagramma mostra anche l'ampiezza misurata ad angolazioni differenti rispetto alla direzione di propagazione del suono. Come si vede, ad un angolo di 90 gradi la risposta differisce molto da quella a 0 gradi soprattutto alle alte frequenze che sono come sappiamo quelle che più risentono della direzionalità.

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9.3.7. Diagramma polare di un altoparlante

Questo diagramma descrive le caratteristiche direzionali di un altoparlante. La figura seguente ne mostra un esempio:

Diagramma polare di un altoparlante

Le diverse linee indicano l'intensità sonora al variare dell'angolo con l'asse dell'altoparlante e della frequenza. Ciò che risulta ancora una volta evidente è la minore direzionalità delle basse frequenze rispetto a quelle alte: si vede infatti come la curva alla frequenza più bassa abbia un contorno abbastanza regolare indipendentemente dalla direzione, all'aumentare della frequenza aumentano le irregolarità del contorno.

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9.4. Tipi di altoparlanti La dimensione della membrana condiziona fortemente il funzionamento dell'altoparlante. Maggiore è la dimensione della membrana e la sua massa, minore è la sua frequenza di risonanza e questo implica che membrane di grandi dimensioni sono adatte per riprodurre le basse frequenze mentre risultano inutilizzabili per la riproduzione delle alte frequenze. Da ciò deriva la suddivisione degli altoparlanti in tre categorie che riproducono ognuna in modo ottimale una banda dello spettro udibile. Vengono denominati woofer gli altoparlanti destinati alla riproduzione delle basse frequenze dello spettro. Hanno una membrana relativamente grande: più è grande la membrana, minore è la frequenza di risonanza e dunque più estesa verso le basse frequenze è la banda riproducibile dall'altoparlante. Naturalmente, maggiore è la dimensione della membrana, maggiore è la quantità d'aria da essa spostata e dunque maggiore è la potenza necessaria per alimentare correttamente l'altoparlante. A volte vengono impiegati altoparlanti realizzati per la riproduzione delle frequenze molto basse (20 Hz-40 Hz) che prendono il nome di subwoofer. Gli altoparlanti deputati alla riproduzione delle frequenze medie vengono chiamati midrange e hanno dimensioni minori dei woofer e membrane più leggere. Infine per la riproduzione delle alte frequenze vengono utilizzati altoparlanti denominati tweeter che hanno membrane di dimensioni molto piccole.

9.5. Altoparlanti piezoelettrici Questo tipo di altoparlanti sfrutta le proprietà di alcuni materiali di entrare in vibrazione quando vengono percorsi da una corrente elettrica. La frequenza della vibrazione è correlata alla frequenza della corrente applicata e in questo modo il suono trasportato dal segnale elettrico viene riprodotto. Questi altoparlanti sono caratterizzati da un'elevata efficienza, elevatissima impedenza (adatti dunque a realizzare 'matrici di altoparlanti' composte da un elevato numero di elementi che, collegati in parallelo, offrono in blocco un'impedenza analoga a quella dei comuni altoparlanti elettrodinamici). Inoltre possono riprodurre frequenze molto elevate e per questo vengono impiegati soprattutto come tweeter.

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9.6. Diffusori Dato che ogni altoparlante riproduce al meglio una determinata banda di frequenza, per riprodurre l'intero spettro delle frequenze udibili (20 Hz - 20 KHz) si rende necessario l'impiego di più altoparlanti contemporaneamente. Tuttavia occorre filtrare preventivamente il segnale prima che arrivi agli altoparlanti al fine di mandare ad ogni altoparlante solo la banda di frequenze che è in grado di riprodurre. Per fare questo si ricorre all'uso di filtri passa-basso, passa-banda e passa-alto [Filtri] combinati in un unico circuito elettrico che prende il nome di crossover.

9.6.1. Il crossover

Un circuito crossover è composto da filtri che suddividono il segnale di ingresso in più segnali che coprono ognuno una banda di frequenza. Per esempio un crossover a 3 vie genera tre segnali: uno contenente le basse frequenze destinato al woofer, uno contenente le medie frequenze destinato al midrange, uno contenente le alte frequenze destinato al tweeter come viene mostrato nella figura seguente:

Crossover a 3 vie

La tipica risposta di un crossover a 3 vie è mostrata nella figura seguente:

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Risposta in frequenza di un crossover a 3 vie

Vediamo cosa succede in corrispondenza delle frequenze di taglio. Per garantire una corretta distribuzione delle bande tra i vari altoparlanti, le frequenze di taglio dei filtri si sovrappongono. Per esempio la frequenza di taglio inferiore del filtro passa banda, corrisponde alla frequenza di taglio del filtro passa basso. Nell'esempio della figura precedente si vede che entrambe le frequenze di taglio valgono 80 Hz. Prendiamo la frequenza inferiore: 80 Hz. Questa, come del resto le frequenze immediatamente adiacenti,verrà riprodotta sia dal woofer che dal midrange dunque verrà riprodotta da due altoparlanti contemporaneamente. Questo aumento viene perfettamente compensato dal fatto che la frequenza di taglio si trova in corrispondenza di una caduta di guadagno di 3 dB e dunque la somma dei due altoparlanti restituisce l'ampiezza originaria [Combinazione di sorgenti sonore] . Spostandoci verso destra o verso sinistra, la stessa frequenza verrà riprodotta da entrambi gli altoparlanti uno con ampiezza elevata che compensa l'ampiezza ridotta dell'altro in modo che la somma sia sempre costante. L'azione del crossover può avvenire in due punti diversi della catena di amplificazione con risultati e costi diversi: ●

Crossover attivo: In questo caso il crossover è costituito da un circuito attivo ossia dotato di un'alimentazione autonoma e interviene sul segnale prima che questo venga amplificato. Di conseguenza all'uscita del crossover (che supponiamo a 3 vie) avremo i tre segnali ognuno con la sua composizione in banda che verranno amplificati separatamente. Questo permette di utilizzare amplificatori progettati per la riproduzione di una specifica banda di frequenza e dunque di qualità molto maggiore. La situazione viene schematizzata nella figura seguente:

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Schema di un crossover attivo

●

Crossover passivo: In questo caso il segnale arriva al crossover dopo essere stato amplificato. Dato che viene utilizzato un solo amplificatore per amplificare il segnale, il crossover non ha bisogno di essere alimentato. La situazione viene schematizzata nella figura seguente:

Schema di un crossover passivo

Questa soluzione risulta di gran lunga più economica ma di qualità decisamente inferiore alla precedente in quanto presuppone l'utilizzo di un solo amplificatore per l'intera banda dello spettro udibile e dunque una amplificazione più approssimativa del segnale.

9.7. Tipi di cassa acustica Quando un altoparlante si muove in una direzione creando una compressione di fronte a se, contemporaneamente crea una dilatazione nella zona posteriore. Le due onde generate tenderebbero ad annullarsi in quanto in opposizione di fase e questo impedirebbe la propagazione dell'onda acustica nell'ambiente. Per evitare ciò gli altoparlanti vengono montati http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60449 (15 di 19)14/09/2004 22.42.04

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su pannelli che hanno la funzione di separare le due onde in modo che quella esterna sia libera di propagarsi. Più altoparlanti vengono allora posti su una parete di un contenitore che costituisce la cassa acustica la quale trattiene l'onda generata dietro l'altoparlante impedendogli di interferire distruttivamente con l'onda generata all'esterno. Questo sistema permette all'onda emessa di propagarsi ma possiede un'efficienza decisamente bassa in quanto l'intera onda posteriore rimane inutilizzata. E' possibile tuttavia sfruttare l'energia dell'onda posteriore al fine di aumentare l'efficienza; i tre tipi tradizionali di cassa progettati per questo scopo sono: la cassa a riflessione di bassi (bass reflex), la cassa a cono passivo (drone cone) e la cassa a tromba retroattiva (rear horn).

9.7.1. Bass reflex

La figura seguente mostra una sezione di questo tipo di cassa:

Schema di una cassa bassreflex

Grazie all'apertura, la cassa si comporta come un risonatore di Helmholtz [Risonatori di Helmotz] che va in risonanza per frequenze adiacenti a quella di risonanza del cono (naturalmente perché le dimensioni della cassa sono state progettate in tal senso) e dunque restituisce la stessa frequenza emessa dal cono dall'apertura frontale. La particolarità è che quest'onda, avendo compiuto un percorso all'interno della cassa si presenta all'apertura invertita di fase e dunque in fase con l'onda frontale generata http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60449 (16 di 19)14/09/2004 22.42.04

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dal cono. In questo modo l'onda posteriore al cono contribuisce a rinforzare l'onda frontale migliorando l'efficienza della cassa.

9.7.2. Cono passivo

Un secondo cono, privo di avvolgimento e magnete, viene montato accanto al cono principale. La cassa è chiusa ermeticamente e quando il cono principale si muove, l'onda posteriore percorre la cassa e fa muovere il cono secondario in fase con quello principale. In questo modo l'efficienza viene aumentata. Il funzionamento è descritto nella figura seguente:

Schema di una cassa a cono passivo

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9.7.3. Tromba retroattiva

Realizzando un percorso a tromba all'interno della cassa si attua un adattamento di impedenza acustica che permette di aumentare l'efficienza. La figura seguente mostra un esempio di tromba retroattiva:

Schema di una cassa a tromba retroattiva

[10]

Con questo termine si intende un sistema composito di altoparlanti con caratteristiche diverse ognuno deputato alla riproduzione di una determinata banda del segnale audio. [11]

Il magnete principale ha un foro centrale in cui viene posto un cilindro di ferro. La fessura circolare che rimane tra il ferro e il magnete prende il nome di traferro. All'interno del traferro trova posto l'avvolgimento. [12]

L'impedenza nominale di un altoparlante o di un diffusore è il valore dell'impedenza in corrispondenza della frequenza di 1 KHz ed è il valore preso come riferimento per definire il valore dell'impedenza.

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Capitolo 8. Connessioni, cavi e connettori

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Capitolo 10. Microfoni e tecniche di microfonaggio

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Sommario 10.1. Introduzione 10.2. Microfoni 10.2.1. Microfono elettrodinamico 10.2.2. Microfono a condensatore 10.2.3. Microfono a cristallo piezoelettrico 10.2.4. Microfoni a nastro 10.3. Diagramma polare di un microfono 10.4. Classificazione dei microfoni in base alle loro caratteristiche direzionali 10.4.1. Microfoni omnidirezionali 10.4.2. Microfoni unidirezionali 10.4.3. Microfoni a gradiente di pressione 10.4.4. Microfoni a condensatore a doppio diaframma 10.4.5. Microfoni PZM 10.4.6. Microfoni speciali 10.4.6.1. Shotgun 10.4.6.2. Parabolico 10.5. Grandezze elettriche specifiche dei microfoni 10.5.1. Rumore interno 10.5.2. Distorsione 10.5.3. Sensibilità 10.6. Tecniche di microfonaggio stereo 10.6.1. Microfoni coincidenti 10.6.1.1. Tecnica Blumlein 10.6.1.2. Tecnica XY 10.6.1.3. Tecnica MS 10.6.2. Microfoni vicini 10.6.2.1. Tecnica ORTF 10.6.2.2. Tecnica NOS 10.6.2.3. Tecnica OSS 10.6.3. Microfoni lontani 10.6.3.1. Tecnica AB 10.7. Microfonaggio di strumenti musicali

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10.1. Introduzione I microfoni sono trasduttori in grado di trasformare energia acustica in energia elettrica, in particolare le variazioni della pressione atmosferica vengono convertite in variazioni di tensione e dunque in corrente. In questa sezione vedremo i diversi tipi di microfoni e il loro impiego.

10.2. Microfoni Le tecnologie con cui vengono realizzati i microfoni sono diverse e questo ci permette di avere a disposizione una vasta gamma di soluzioni a seconda del contesto in cui ci troviamo a operare. Vi sono microfoni più o meno sensibili, con diverse direzionalità, senza poi contare che ogni microfono ha un suo timbro personale che lo caratterizza e che lo rende a suo modo unico. Nella pratica comune vengono impiegati una serie di microfoni standard che costituiscono una sorta di riferimento per gli operatori; l'esperienza consente di allargare i propri orizzonti e trovare il microfono preferito per ogni contesto lavorativo. Cominciamo a vedere le differenti modalità di realizzazione dei microfoni.

10.2.1. Microfono elettrodinamico

Con riferimento alla figura seguente descriviamone il funzionamento.

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Schema di un microfono elettrodinamico

Un avvolgimento fatto di un materiale conduttore è fissato sul diaframma che viene investito dall'onda sonora e che vibra in conseguenza di questa. L'avvolgimento si trova all'interno di un campo magnetico generato da un apposito magnete posto al suo interno. Quando il diaframma vibra, fa muovere con sè anche l'avvolgimento che rompe le linee del campo magnetico e dunque nell'avvolgimento viene indotta una corrente. In sostanza il campo magnetico attrae gli elettroni presenti nell'avvolgimento tenendoli fermi; quando l'avvolgimento si muove, gli elettroni rimangono fermi, trattenuti dal campo magnetico: questo equivale allo scorrimento di una corrente nell'avvolgimento. In questo modo il segnale elettrico generato ha lo stesso andamento dell'onda acustica che ha investito il diaframma. Nella figura seguente vengono mostrati i collegamenti all'interno di un microfono elettrodinamico (i microfoni di fascia professionale montano tutti un connettore XLR [XLR ] di tipo femmina).

Connessioni all'interno di un microfono elettrodinamico

Di seguito diamo un elenco indicativo delle caratteristiche principali dei microfoni elettrodinamici: ●

Sono i più resistenti e per questo vengono comunemente impiegati in situazioni live dove i cantanti più scalmanati possono dare sfogo alla loro esuberanza senza rischiare di

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danneggiarli. ●

●

La frequenza di risonanza di questo tipo di microfoni è di circa 2.5 KHz, questo li rende particolarmente adatti per la riproduzione della voce e delle chitarre. È in grado di sopportate pressioni sonore anche molto elevate.

10.2.2. Microfono a condensatore

Questo tipo di microfono (detto anche elettrostatico) possiede al suo interno un condensatore [Condensatore] . Una delle due piastre del condensatore è il diaframma del microfono e vibra in accordo con l'onda acustica da cui viene investito. La vibrazione della piastra produce la variazione della distanza tra le due piastre variando così il valore della capacità. Questo implica una variazione della tensione ai capi delle piastre con un conseguente passaggio di corrente. Il diaframma viene realizzato in mylar (un tipo di plastica) rivestito di uno strato d'oro (eccellente conduttore). Si rende necessaria l'applicazione di un voltaggio per polarizzare inizialmente il condensatore. Questo prende il nome di phantom power e viene fornito generalmente dal mixer al quale il microfono viene collegato, in particolare ogni canale di un mixer possiede un bottone dedicato al phantom power che applica sul canale una tensione continua di 48V. Gli schemi seguenti mostrano visualizzata l'applicazione del phantom power: la prima figura mostra lo schema elettrico, la seconda mostra lo schema logico, la terza mostra il grafico del segnale, da questo si vede che il segnale viene amplificato; questo si rende necessario in quanto la corrente generata dal microfono è molto bassa e necessita di essere amplificata prima di arrivare allo stadio di preamplificazione del mixer.

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Phantom power applicato ad un microfono a condensatore

Dunque la tensione phantom ha il duplice scopo di polarizzare il condensatore all'interno del microfono e di amplificare la corrente proveniente dallo stesso. I microfoni a condensatore sono molto più accurati dei microfoni elettrodinamici in quanto il diaframma può essere realizzato con materiali molto leggeri e di dimensioni ridotte e dunque può risultare molto sensibile, anche alle frequenze più alte. Di seguito diamo un elenco indicativo delle caratteristiche principali dei microfoni a condensatore: ●

●

●

Diaframma molto sottile che permette una buona riproduzione anche delle frequenze più alte. Si può danneggiare se sottoposto al pressioni sonore molto elevate. Molto delicato dunque poco adatto a situazioni live. Viene piuttosto impiegato in studio.

10.2.3. Microfono a cristallo piezoelettrico

Questo tipo di microfono sfrutta la proprietà di certi elementi ceramici di sviluppare un campo elettrico se sottoposti ad una compressione. Quando l'onda sonora investe il materiale lo comprime e lo espande in accordo con la propria composizione in frequenza. Il materiale così sollecitato produce la corrispondente corrente. Questi materiali hanno la caratteristica di permettere anche il procedimento inverso nel senso che se sottoposti ad una differenza di potenziale si

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comprimono o si dilatano; per questo motivo vengono impiegati nella costruzione di alcuni tipi di altoparlanti. I cristalli impiegati nella costruzione di questi microfoni sono sensibili al calore e all'umidità dunque offrono caratteristiche non costanti. Inoltre presentano una rapida tendenza all'invecchiamento. La qualità sonora che si ottiene da microfoni di questo tipo non è eccelsa dunque di norma non vengono impiegati nell'ambito delle registrazioni musicali, vengono piuttosto utilizzati in ambiti radio-televisivi.

10.2.4. Microfoni a nastro

In questo caso un sottile nastro fatto di materiale conduttore viene sospeso all'interno di un campo magnetico e dunque quando viene messo in vibrazione, a causa di un'onda sonora, provoca uno scorrimento di corrente riproducendo lo stesso fenomeno presente nei microfoni elettrodinamici. La figura seguente illustra questa situazione:

Schema di un microfono a nastro

Di seguito diamo un elenco indicativo delle caratteristiche principali dei microfoni a nastro: ●

●

Il diaframma è molto sottile e questo permette una eccellente risposta alle alte frequenze anche se lo rende estremamente delicato e inadatto ad elevate pressioni sonore. Viene impiegato nella registrazione di voci delicate e di chitarre acustiche.

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10.3. Diagramma polare di un microfono Finora abbiamo passato in rassegna i diversi metodi con cui l'onda sonora viene convertita in un segnale elettrico. È il momento di analizzare i diversi criteri di costruzione dei microfoni che possono essere impiegati per ottenere caratteristiche direzionali diverse. Sono infatti state messe a punto una serie di metodologie di costruzione che permettono di focalizzare la sensibilità [Sensibilità] di un microfono verso una o più direzioni specifiche e questo apre l'orizzonte a tutta una serie di tecniche di microfonaggio che vedremo nella sezione successiva. L'andamento della sensibilità a seconda della direzione di provenienza del suono viene descritto da un grafico denominato diagramma polare. Nella figura seguente vengono riportati i diagrammi polari più comuni con la loro denominazione, il centro rappresenta il microfono con il suo diaframma mentre attorno a questo viene riportato il valore della sensibilità al variare della direzione. La direzione viene misurata in gradi. 0 gradi è il punto esattamente di fronte al diaframma mentre 180 gradi indica la posizione opposta, cioè dietro al microfono. Ogni corona concentrica, a partire dalla più esterna, indica una perdita di 3 dB (per esempio, nella figura b - diagramma cadioide - si può notare una perdita di 3 dB per suoni provenienti da una direzione con un angolo di 45 gradi rispetto alla direzione centrale):

Diagrammi polari

Diamo di seguito una breve descrizione per ogni diagramma: ●

Circolare: il microfono è egualmente sensibile in tutte le direzioni dello spazio. Un suono viene riprodotto con la stessa accuratezza da qualsiasi direzione provenga (almeno in linea di principio) in quanto un diagramma

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perfettamente circolare risulta impossibile da ottenere a causa di vincoli fisici. ●

●

●

●

●

Cardioide: il nome deriva dalla linea a forma di cuore del diagramma. In questo caso i suoni provenienti da dietro il microfono non vengono captati dallo stesso o meglio, come vedremo, vengono drasticamente attenuati. Figura a 8: in questo caso il microfono è in grado di captare al meglio i suoni provenienti sia da dietro che da davanti ma risulta insensibile ai suoni provenienti dalle direzioni laterali. Super cardioide: come il diagramma cardioide ma con caratteristiche di direzionalità accentuate. Tuttavia per stringere il diagramma anteriore bisogna accettare l'insorgenza di un piccolo lobo posteriore. Ciò implica un leggero aumento della sensibilità ai suoni provenienti da dietro al microfono. Iper cardioide: Come il super cardioide ma con caratteristiche di direzionalità ancora accentuate. Da notare la presenza ancora maggiore del diagramma cardioide posteriore. Shotgun: prende il nome dal tipo di microfono a cui questo diagramma è associato che verrà descritto nelle successive sezioni.

Nella figura seguente vengono riportati i diagrammi polari precedenti in una visione tridimensionale:

Diagrammi polari 3D

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10.4. Classificazione dei microfoni in base alle loro caratteristiche direzionali

10.4.1. Microfoni omnidirezionali

Questo tipo di microfono presenta un diagramma polare di tipo circolare. Vediamo come viene realizzato nel dettaglio con riferimento alla figura seguente:

Schema di un microfono omnidirezionale

Il diaframma viene montato su un avvolgimento al cui interno è presente un magnete. Il diaframma è circondato da un materiale elastico che ne impedisce i movimenti laterali. Il retro del diaframma di trova all'interno di una sezione completamente chiusa salvo che per un piccolo foro che permette il minimo passaggio d'aria dovuto al movimento dello stesso diaframma. Dato che il suono ha la capacità di oltrepassare gli ostacoli [Diffrazione] , i suoni provenienti dalla direzione posteriore oltrepassano il microfono e le compressioni e dilatazioni muoveranno comunque il diaframma. Una leggera differenza tra la risposta ai suoni provenienti da dietro e da davanti è dovuta alla piccola perdita alle alte frequenze che non

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riescono a superare l'ostacolo del microfono.

10.4.2. Microfoni unidirezionali

Questo tipo di microfono presenta un diagramma polare di tipo cardioide. Lo schema di realizzazione è il seguente:

Schema interno di un microfono a cardioide

Dietro al diaframma è presente un sistema di ritardo acustico (delay network) che ha il compito di ritardare i suoni che provengono dalla direzione posteriore. Un suono proveniente dalla direzione posteriore sollecita il diaframma come abbiamo visto nel caso del microfono omnidirezionale. Tuttavia a causa dei piccoli fori laterali, lo stesso suono penetra all'interno della parte posteriore del microfono. Una volta entrato il suono incontra un sistema di ritardo che convoglia il suono in una serie di percorsi alternativi ritardandone l'arrivo al diaframma. Quando il suono ritardato giunge il diaframma, è invertito di fase rispetto al suono che, grazie alla diffrazione, è arrivato sulla parte anteriore del microfono (sottolineamo una volta di più che tiamo considerando solo il suono proveniente dalla direzione posteriore del microfono). Questa situazione si traduce nell'annullamento dei due suoni, quello anteriore e quello posteriore ritardato che arriva in controfase. Dunque il suono posteriore viene eliminato o per lo meno viene drasticamente attenuato. Lo stesso sistema di ritardo agisce sul suono frontale: una parte di quest'ultimo va a sollecitare direttamente il diaframma, un'altra parte penetra nei fori laterali e dopo il passaggio nel sistema di ritardo si presenta in fase al diaframma. Questo fa sì che i due segnali si sommino garantendo una riproduzione fedele del segnale frontale che viene in questo modo rinforzato. Nel caso di microfoni a condensatore, la presenza della piastra posteriore impedisce al suono di giungere al diaframma frontale attraverso il sistema di ritardo acustico dunque si http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60448 (11 di 23)14/09/2004 22.42.29

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utilizza una tecnica diversa. Aggiungendo un altro condensatore con montato un diaframma posteriore. In uscita il segnale proveniente dal condensatore posteriore viene invertito di fase e sommato al segnale anteriore. Questo permette la cancellazione del suono posteriore e il rinforzo di quello anteriore. Si è visto come più tentiamo di restringere la forma cardioide più notiamo l'insorgenza di un lobo posteriore. Ciò è dovuto al fatto che il sistema di ritardo non è in grado di cancellare correttamente suoni che provengono da una direzione con un angolo troppo piccolo rispetto alla direzione centrale.

10.4.3. Microfoni a gradiente di pressione

Il diagramma polare in questo caso è di tipo: figura di 8. Questo tipo di diagramma viene realizzato con dei microfoni a nastro. In questo caso il microfono viene sollecitato dal suono proveniente dai lati mentre i suoni provenienti da davanti (o da dietro) non vengono captati. Questi microfoni sono utili per registrazioni stereo, vedremo in seguito come utilizzarli in questo contesto.

10.4.4. Microfoni a condensatore a doppio diaframma

Questo tipo di microfoni è molto versatile in quanto consente di modificare le caratteristiche di ogni diaframma e di ottenere, dalla combinazione dei due, diagrammi polari con le caratteristiche ricercate. Alla base abbiamo due diaframmi posti uno di fronte all'altro e un circuito in grado di pilotarli tramite appositi interruttori. Vediamo le diverse configurazioni implementabili: ●

Omnidirezionale

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Configurazione omnidirezionale

I diaframmi hanno ognuno lo stesso diagramma polare a cardioide e hanno la stessa polarità. ●

Figura a 8

Configurazione a figura di 8

In questo caso i diaframmi hanno lo stesso diagramma polare ma hanno la polarità invertita. Ciò garantisce che i suoni provenienti dalle direzioni laterali vengano cancellati poichè generano segnali in opposizione di fase. ●

Cardioide

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Configurazione cardioide

In questo caso i due diaframmi a cardioide vengono messi in opposizione di fase e il segnale relativo a uno dei due viene attenuato. A seconda dell'intensità dell'attenuazione possiamo generare tutte le sfumature da cardioide a ipercardioide.

10.4.5. Microfoni PZM

Pressure Zone Microphones - Microfoni a zona di pressione Una zona di pressione è uno spazio costruito con superfici altamente riflettenti. Dunque in prossimità della zona di pressione il campo sonoro viene quasi raddoppiato essendo composto sia dall'onda incidente che dall'onda riflessa. La zona di pressione ha una dimensione pari a 1/6 della lunghezza d'onda in quanto, al fine di ottenere un rinforzo del campo sonoro è necessario che onda incidente e riflessa si trovino in fase. I microfoni PZM sono montati su apposite piastre orizzontali e vengono posizionati all'interno della zona di pressione. Dunque per un segnale composito che si estende su una gamma di frequenze da 20 Hz a 20 KHz bisogna considerare la frequenza maggiore al fine di trovare la posizione ideale per il piazzamento del microfono. Per una frequenza di 20 KHz il microfono dovrà essere piazzato ad una distanza inferiore a 2.8 mm dalla superficie riflettente. Nonostante le ridotte dimensioni dei diaframmi, i microfoni PZM hanno comunque una buona risposta alle basse frequenze. Il diagramma polare è molto largo ed è di tipo emisferico: http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60448 (14 di 23)14/09/2004 22.42.29

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Diagramma polare di un microfono PZM

10.4.6. Microfoni speciali

10.4.6.1. Shotgun

Microfono lineare

Microfono lineare

Questo microfono è costituito da un diaframma posto alla fine di un tubo su cui vengono applicate delle fessure. Il principio di funzionamento consiste nel fatto che qualsiasi suono che non proviene dalla direzione di puntamento, penetra all'interno delle fessure e, a causa della lunghezza del tubo, subisce innumerevoli riflessioni che mediamente si annullano le une con le altre. I suoni provenienti dalla direzione di puntamento percorrono invece il tubo senza ostacoli. Questo microfono viene usato per puntare una precisa sorgente sonora nello spazio, anche a grande distanza.

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10.4.6.2. Parabolico

Microfono a riflettore

Microfono a riflettore

In questo caso la parabola, costruita utilizzando materiali altamente riflettenti, concentra in un unico punto il suono proveniente da una direzione con una conseguente amplificazione dello stesso.

10.5. Grandezze elettriche specifiche dei microfoni Le caratteristiche di un microfono vengono quantificate da una serie di grandezze elettriche che ne riassumono il comportamento.

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10.5.1. Rumore interno

È generato dai componenti elettrici all'interno del microfono. Sicuramente la circuiteria presente nei microfoni a condensatore è maggiore di quella all'interno dei microfoni elettrodinamici dunque l'incidenza del rumore termico è maggiore nei primi anche in virtù del fatto che il segnale generato ha intensità molto minore rispetto ai microfoni elettrodinamici. La risposta del microfono rispetto al rumore interno viene misurata in dBu e un valore pari a 100 dBu viene considerato accettabile.

10.5.2. Distorsione

Viene misurata in termini di THD [(THD - Total Harmonic Distorsion)] percentuale per un certo valore di dBspl. Per esempio: THD = 0.002% a 140dBspl

10.5.3. Sensibilità

Descrive la capacità di un microfono di convertire accuratamente una forma d'onda acustica (misurata in Pascal -Pa-) in un segnale elettrico (misurato in Volt -V-). La sensibilità viene misurata in mV/Pa Valori tipici di sensibilità sono: ●

Microfoni dinamici: 1-10 mV/Pa

●

Microfoni a condensatore: 5-20 mV/Pa

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10.6. Tecniche di microfonaggio stereo L'obiettivo di queste tecniche è quello di riprodurre un campo sonoro stereo e dunque fanno uso di due o più microfoni posizionati opportunamente. Le tecniche sono state suddivise in tre gruppi: microfoni coincidenti, microfoni vicini, microfoni lontani. Ogni tecnica presenta caratteristiche diverse al pari di vantaggi e svantaggi che vengono descritti nel seguito.

10.6.1. Microfoni coincidenti

In questo caso si impiegano due microfoni posizionati nello stesso punto. Per questo motivo le differenze che vengono registrate dai due microfoni sono relative all'ampiezza e non alla fase; infatti il suono investe contemporaneamente i due diaframmi. Ciò rende questo tipo di tecniche mono-compatibili e dunque adatte per un utilizzo radio-televisivo.

10.6.1.1. Tecnica Blumlein

Questa tecnica basa la sua resa dell'effetto stereo sulla presenza delle riflessioni che vengono captate dai lobi posteriori dei due microfoni. Vengono usati due microfoni con diagramma polare a figura di 8 denominati 1 e 2 e posizionati come nella figura seguente:

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Tecnica Blumlein

L'angolo tra i due diaframmi è fissato a 90 gradi. Il microfono 1 punta verso la parte sinistra del campo sonoro mentre è sollecitato dalle riflessioni della parte destra. Il discorso inverso vale per il microfono 2. Questa tecnica risulta particolarmente efficace in presenza di ambienti di elevata resa acustica in cui la presenza delle riflessioni contribuisce in modo determinante alla colorazione del suono. Sul mixer i due segnali vengono tenuti separati e convogliati direttamente sulle uscite.

10.6.1.2. Tecnica XY

In questo caso vengono impiegati due microfoni a condensatore con diagramma polare a cardioide con un angolo che varia dai 90 ai 110 gradi (un angolo troppo ampio potrebbe creare un 'buco' nell'immagine stereo).

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Tecnica XY

Sul mixer i due segnali vengono tenuti separati e convogliati direttamente sulle uscite.

10.6.1.3. Tecnica MS

Mid Side Questa tecnica prevede l'utilizzo di due microfoni, uno con diagramma polare cardioide e uno a figura di 8 posizionati come in figura:

Tecnica Mid Side

Il microfono cardioide riproduce il segnale proveniente da davanti mentre quello a figura di 8 riproduce i segnali laterali. Per

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decodificare questi segnali sul mixer viene utilizzato lo schema descritto nella figura seguente:

Decodifica dei segnali Mid Side

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Interessantissimo e completo. Vorrei sapere però qualcosa in più riguardo le tecniche di ripresa audio con lo shotgun, finalizzate ad applicazioni video broadcast. Potreste indicarmi dove trovare materiale? Ciao scritto da Antonio alle ore 22:39:49 molto molto interessante! Esiste qualcosa sui problemi di fase nelle registrazioni stereofoniche? scritto da tiziano popoli alle ore 00:24:10 ho trovato delle risposte ad alcune domande sui microfoni direzionali e lo shotgun. per esempio: questi tipi di microfoni si potrebbero anche costruire in casa? in particolare: sarebbe possibile costruire uno shotgun? quanto deve essere lungo il tubo? comunque bel sito!!! scritto da marco alle ore 22:47:52

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 10. Microfoni e tecniche di microfonaggio

Estremamente interessante, molto esaustivo il capitolo sul microfonaggio... Grazie scritto da Claudio alle ore 11:48:58 number one ma mancano dei paragrafi comunque interessantissimo complimenti scritto da tommy alle ore 09:41:51 Non esistono regole assolute per il microfonaggio 'corretto' di uno strumento. La linea da adottare comunque è di individuare quale è la parte dello strumento da cui arriva il suono migliore (per esempio per microfonare una chitarra non posizioniamo il microfono dietro...) e poi provare diversi microfoni, in generale quelli a condensatore sono più sensibili, dunque catturano meglio le sfumature. Se lo trumento offre un fronte sonoro esteso vale poi la pena di tentare una tecnica di microfonaggio stereofonica. ALtrimenti è comunuque consigliabile utilizzare più microfoni diversi per lo stesso strumento e poi scegliere in fase di missaggio quello (o quelli) che ha (o hanno) la resa acustica migliore. Il resto dipende dal proprio gusto personale, dal materiale che si ha a disposizione e dall'esperienza... scritto da audiosonica alle ore 15:20:36 è un articolo molto interessante semplice ma completo. sarebbe belo poter analizzare tutti i casi particolari per poter risolvere ogni problematica di microfonaggio. io ad esempio suono fisarmonica classica e non ho ancora trovato una tecnica di microfonaggio adeguata. che tipo di microfono è consigliabile utilizzare per riprodurre fedelmente tutte le sfumature del mio strumento? che tipo di posizionamento? scritto da Alberto Piasco alle ore 15:25:24

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 10. Microfoni e tecniche di microfonaggio

Me Ignorante, conoscevo solo i mic ceramici e i condensatori. Sono capitato qui perche' sto cercando un microfono adatto ad un uso motociclistico. ciao scritto da enrico alle ore 00:58:01 Il Capitolo 10 non è completo. Mancano i paragrafi 10.6.2. 10.6.3. e 10.7. scritto da Fausto alle ore 17:02:37 interessantissimo e ben fatto. scritto da papy alle ore 19:40:16

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 11. Lo studio di registrazione

Questo blog è dedicato all'Ingegneria del suono. Qui troverete anzitutto un corso multimediale su questa materia. Se volete saperne di più riguardo a questo progetto potete riferirvi al Menu principale, mentre se volete accedere direttamente agli argomenti del corso potete partire dall'indice cliccando qui [Indice]. Altrimenti è possibile stabilire un percorso di navigazione a partire dalle Aree tematiche. Menu principale " Il

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11.1. Introduzione 11.2. Schema di uno studio di registrazione 11.3. Il mixer 11.3.1. Canali 11.3.2. Gruppi 11.3.3. Master section 11.4. Il rack effetti 11.5. Il registratore 11.6. La PatchBay 11.7. I monitor 11.8. Il computer

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11.1. Introduzione This work is licensed under a / Questo lavoro è sotto licenza [Creative Commons License]

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In questa sezione vedremo nel dettaglio le apparecchiature presenti in uno studio di registrazione e nella successiva daremo una descrizione del loro funzionamento. La complessità delle tecniche impiegate rende necessaria molta pratica prima che queste tecniche vengano acquisite definitivamente. In questa sezione si scenderà abbastanza nel dettaglio analizzando tutti gli aspetti principali coinvolti, tuttavia dato che in questo caso la conoscenza teorica non può prescindere da un riscontro reale, si consiglia di mettere in pratica in un vero studio di registrazione le tecniche illustrate.

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11.2. Schema di uno studio di registrazione

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Uno studio di registrazione è un concentrato di tecnologia messo al servizio della musica. Al suo interno troviamo tutte le apparecchiature necessarie per registrare i suoni, manipolarli a nostro piacimento e infine fonderli insieme. Lo schema che viene presentato in questa sezione deve essere considerato come una possibile configurazione standard da tenere come riferimento teorico; ogni studio poi ha le sue caratteristiche e le sue apparecchiature la scelta delle quali dipende dai gusti personali e dal risultato che si desidera ottenere. Lo schema seguente mostra uno schema di studio di registrazione:

Schema generale di uno studio di registrazione

La prima cosa che possiamo notare è che sono presenti due sale: una sala di ripresa (in cui avviene la registrazione dei suoni) e una http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60447 (2 di 21)14/09/2004 22.44.57

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sala di regia (dove i suoni vengono manipolati). La sala di ripresa sarà dotata di un'acustica [Criteri per la progettazione di studi di registrazione] tale da arricchire i suoni che vengono prodotti all'interno. Durante la registrazione, i musicisti si dispongono all'interno della sala di ripresa nelle posizioni più adatte dal punto di vista dell'acustica, che vengono generalmente indicate dal fonico. La sala di ripresa è dotata di una serie di prese che trasportano tutti i segnali necessari dalla/alla sala di regia. Un set di prese in una sala di ripresa può essere per esempio il seguente:

Connessioni

La prima fila di prese consiste in una serie di connettori di tipo XLR femmina [XLR ] collegati agli ingressi microfonici (si sono supposti 24 canali di ingresso) del mixer. Nella seconda fila sono presenti connettori di tipo jack mono a 1/4" [TRS jack 1/4"] collegati agli ingressi linea del mixer. Generalmente abbiamo due prese per cuffia in quanto dal mixer siamo in grado di creare due mix separati dedicati ai musicisti (per esempio uno per il batterista che ha bisogno soprattutto di udire il basso e uno per tutti gli altri in cui batteria e basso sono tenuti a volume basso per far risaltare le linee melodiche). A volte sono presenti anche i collegamenti MIDI [Il protocollo MIDI] consentendo di pilotare strumenti, che dialogano con questo protocollo, direttamente dalla sala di regia. Vediamo adesso i vari componenti presenti nella sala di regia.

11.3. Il mixer Un mixer è una macchina in grado di radunare una serie di segnali audio di diverso tipo e di convogliarli verso una o più destinazioni comuni. Dunque un mixer possiede una serie di ingressi a cui vengono inoltrati i segnali sonori da manipolare e una serie di uscite verso cui vengono inoltrati i segnali opportunamente assemblati e manipolati. Supponiamo di avere un mixer con 24 ingressi a cui applichiamo altrettanti segnali audio. Attraverso il mixer possiamo miscelare i segnali di ingresso e indirizzarli verso una singola uscita stereo (Left e Right) o verso altre destinazioni le cui funzionalit` sono descritte nel dettaglio nel seguito di questa sezione. Oltre a miscelare i segnali, un mixer consente anche di manipolarli uno per uno nelle modalità che

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verranno descritte anch'esse nel dettaglio tra un momento. Lo schema di un mixer generico è il seguente:

Schema generico di un mixer

Come detto nell'introduzione, tutta questa parte della trattazione esige un riscontro pratico e dunque è consigliabile affrontare il prosieguo di questa sezione con un bel mixer da studio davanti. In mancanza faremo riferimento alla figura riportata che comunque ne mostra tutte le funzionalità fondamentali. Possiamo individuare tre sezioni principali: i canali, i gruppi e la sezione master.

11.3.1. Canali

Attraverso i canali il segnale viene prelevato, manipolato e inoltrato verso le destinazioni che vedremo fra poco. In realtà ogni canale del mixer contiene due canali ma per ora facciamo come se ce ne fosse uno solo e occupiamoci di questo.

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Schema di un canale del mixer

Un canale può ricevere sia un ingresso di linea che un ingresso microfonico bilanciato [Connessioni Elettriche Bilanciate] . La differenza fondamentale tra questi due segnali risiede nel fatto che un segnale microfonico presenta una tensione molto più bassa di un 13 ingresso di linea [ ] e dunque i due ingressi vanno amplificati in modo diverso (per una dettagliata trattazione su questo argomento si rimanda alla sezione relativa all'amplificazione [Amplificazione] ). Vediamo i vari stadi che compongono il canale: ●

Gain (guadagno):

Gain

Entrambi gli ingressi, quello di linea e quello microfonico sono dotati di un potenziometro di gain che regola il livello di amplificazione del segnale; spesso lo stesso potenziometro pilota i due circuiti di gain. Tramite uno switch selezioniamo il tipo di ingresso (microfonico o linea) ●

●

●

PAD (attenuazione): permette di attenuare di 20-30 dB segnali di ingresso eventualmente troppo alti. Invertitore di fase: Da qui in poi il canale diventa unico. Questo stadio consiste in un invertitore di fase (scambia il polo negativo con quello positivo). Equalizzatore: Equalizzatore parametrico. Per un descrizione dettagliata si rimanda lla relativa sezione [Equalizzatori parametrici] .

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Equalizzatore parametrico

●

Filtro: Fornisce un filtro passa-alto [Filtri] che permette di eliminare efficacemente le basse frequenze.

Filtro

●

Presa insert: Questa presa in realtà non si trova sul canale vero e proprio ma nelle connessioni posteriori del mixer. Accediamo a questa presa tramite la patchbay [La PatchBay] che verrà descritta in una delle successive sezioni. Si tratta in realtà di una coppia di prese attraverso le quali è possibile inserire uno o più effetti in serie secondo lo schema seguente:

Presa insert

Inserendo un connettore all'interno della presa insert out la connessione diretta insert-out/insert-in viene interrotta e il segnale viene fatto passare attraverso i moduli esterni.

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Auxiliary send (mandate ausiliarie):

Auxiliary send

Questi sono potenziometri che prelevano una copia del segnale 14 dal canale e lo inviano su un apposito bus [ ] . Per chiarire il funzionamento degli aux send facciamo riferimento alla figura seguente:

Esempio di aux send

Nel nostro esempio sono stati pensati 4 potenziometri aux send per ogni canale, due pre-fader e due post fader. Questo significa che la copia di segnale che viene prelevata da un aux send pre-fader è indipendente dal fader principale del canale mentre quella prelevata post-fader vi dipende. Vedremo in seguito in quali casi si rende necessario l'uso di un tipo di aux send piuttosto che un altro. Dunque attraverso gli aux send è possibile creare una serie di mix ausiliari il cui livello complessivo è controllato dai relativi aux send master (che si trovano in un'altra sezione del mixer e che vedremo più avanti [Aux send master] ). Per ora ci basti sapere questo. Nelle prossime sezioni verrà descritto nel dettaglio l'uso degli aux send nelle diverse situazioni. ●

Routing matrix (matrice di instradamento): La sua funzione è quella di instradare il segnale presente sul canale verso i gruppi (group bus, si trovano in un'altra sezione del mixer e vengono descritti nel seguito [Gruppi] ) o verso il bus stereo LR [Fader master] . Supponendo che il nostro mixer abbia 8 gruppi, attraverso la matrice di instradamento potremo

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mandare il segnale presente sul canale su una qualsiasi coppia di gruppi e anche sul mix bus (nel nostro caso pratico: 1-2, 34, 5-6, 7-8, L-R).

Matrice di instradamento

●

Mute (canale muto): Premendo questo bottone il canale viene interrotto. Vi sono diverse situazioni in cui questo si rende necessario (per esempio supponete che durante il missaggio vogliate ascoltare la musica del vostro pezzo senza la voce, in questo caso basterà premere il tasto mute sul canale della voce piuttosto che abbassare il fader perdendo oltretutto la sua posizione originaria).

Mute

●

Solo (canale solo): Premendo questo bottone, tutti gli altri canali vengono messi in modalità mute (riferendoci all'esempio appenda proposto, supponiamo di volere ascoltare durante il missaggio solo la voce, premendo il tasto 'solo' sul canale della voce metteremo in mute tutti gli altri canali).

Solo

●

Fader (cursore): Controlla la quantità di segnale che viene inoltrato verso il mix bus o verso i gruppi. Nella figura seguente è possibile distingure i tasti di instradamento del segnale verso i gruppi o verso il mix-bus.

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Fader

●

Panpot (panoramic potentiometer - potenziometro panoramico): Controlla la percentuale di segnale che viene spedita ad una coppia di bus. Se per esempio il controllo panoramico è ruotato interamente in senso orario e la matrice di instradamento invia il segnale verso la coppia di gruppi 7-8 instraderemo il segnale del canale verso il bus 8. Se il pan viene ruotato interamente in senso antiorario, il segnale sarà inviato al bus 7. Con il controllo panoramico in posizione centrale il segnale verrà equamente distribuito sui bus 7 e 8.

Panpot

●

Monitor fader: In studio si ha la necessità di registrare i segnali dunque occorre poter separare i livelli di registrazione da quelli di ascolto. Per questo un mixer da studio racchiude in realtà 2 canali all'interno di ogni canale. Il secondo canale, che prende il nome di canale monitor (monitor path) e che immaginiamo sottostante al canale principale, serve per alimentare il cosiddetto monitor bus. Per ora ci basterà sapere che su ogni canale è presente un altro fader, generalmente più piccolo di quello principale che convoglia il segnale verso un bus diverso sia dai gruppi sia dal mix bus e che prende il nome di monitor bus.

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Monitor fader

Ogni fader di tipo monitor viene sempre accompagnato dal relativo potenziometro panoramico che controlla la percentuale di segnale prelevato dall'ingresso del canale da mandare sui canali Left e Right del monitor bus. Chiameremo canale principale quello che passa per il fader più grande e canale monitor il nuovo canale appena descritto. Il motivo della presenza di due canali in uno è che un mixer può assumere due stati diversi: stato di registrazione e stato di missaggio. Dai termini usati si capisce a cosa servano i due stati. Ciò che però è importante è che a seconda dello stato in cui si trova il mixer, il canale principale e il canale monitor vengono alimentati da segnali diversi e dunque svolgono funzioni diverse. Vedremo nel dettaglio questo fatto più avanti descrivendo nel dettaglio le fasi di registrazione e di missaggio.

11.3.2. Gruppi

Questi sono dei bus di appoggio che svolgono diverse funzionalità che vedremo nel dettaglio quando illustreremo le fasi di registrazione e di missaggio. Per ora è sufficiente ricordare che il segnale di ogni canale può essere inoltrato verso uno i gruppi che si hanno a disposizione oppure verso il mix bus. Il segnale presente sul canale monitor invece può essere inoltrato verso il monitor bus. La figura seguente riassume questa situazione:

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Utilizzo dei bus

La figura indica che sul canale in questione è stato premuto il testo 1-2 della matrice di instradamento. Questo ha l'effetto di spedire il segnale del canale sui gruppi 1 e 2. Se poi il panpot del canale è ruotato tutto a sinistra (destra) il segnale viene inviato solamente al gruppo 1 (2). Nella sezione gruppi trovano posto i fader che controllano il livello complessivo di ciascun gruppo. Per ogni fader troviamo un controllo panoramico che permette di scegliere la proporzione di segnale da assegnare al master bus Left e Right.

11.3.3. Master section

In questa sezione prendono posto tutti i controlli che modificano il funzionamento generale del mixer: ●

Fader master:

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Master fader

Questo fader controlla il livello di mix bus ossia del bus stereo principale. Possiamo vedere nella figura anche i LED che indicano di volta in volta il livello dei segnali. Per esempio in fase di missaggio i LED indicano il livello del segnale presente del mixbus. ●

Aux send master:

Aux send master

E' presente un potenziometro per ogni aux send presente sul canale del mixer. Ogni aux send master controlla il livello complessivo del bus aux send alimentato dagli aux send dei singoli canali. Ogni bus ausiliario può essere messo in modalità 'solo' e dunque ascoltato separatamente. ●

Aux return master:

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Aux return master

Controlla il livello di ritorno dal modulo ausiliario. Quando il segnale presente su uno degli aux send master esce dal mixer, generalmente (anche se non sempre) compie un percorso esterno per poi rientrare nel mixer. Per esempio, per aggiungere un riverbero a una voce, si procede come segue. Si spedisce una copia della voce per esempio sull'aux send 1 e si regola il suo livello di uscita con il controllo aux send master 1. Il segnale che esce dal bus aux send 1 viene inoltrato nel nostro modulo riverbero la cui uscita (generalmente stereo) torna nel mixer nell'ingresso aux return 1. Da lì poi può essere instradato verso diverse destinazioni: solo bus, group bus, mix bus, uscita cuffia 1, uscita cuffia 2. ●

●

Oscillatore: Generalmente i mixer hanno al loro interno un oscillatore in grado di generare diverse forme d'onda a differenti frequenze. Questo componente risulta molto utile per calibrare le apparecchiature dello studio. Viene anche utilizzato per generare dei toni di controllo da registrare nella parte iniziale di un nastro per fornire un riferimento sul livello di registrazione. Indicando infatti il tono (frequenza) registrato e il suo livello (in dB), per esempio 1 KHz a +4dBu, utilizzando il nastro su un'altra macchina sapremo se questa è calibrata esattamente come quella che ha eseguito la registrazione. Controllo del sistema SOLO:

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Solo master

Il sistema SOLO può funzionare in diverse modalità a seconda delle circostanze. SOLO distruttivo (solo in-place): Su tutti gli altri canali viene attivato il mute. L'ascolto viene effettuato dal mix bus e questo implica che un eventuale missaggio costruito sul mix bus viene distrutto. SOLO non distruttivo: Il canale su cui viene attivato il SOLO viene indirizzato su un ulteriore bus definito come solo bus. L'ascolto viene effettuato da questo bus dunque un eventuale missaggio sul mix bus rimane inalterato. Questo tipo di SOLO è generalmente disponibile in due modalità: PFL (pre-fader listen) in cui il segnale presente sul SOLO bus è indipendente dal fader del canale in quanto viene prelevato prima e AFL (after-fader listen) in cui il segnale dipende dal fader del canale. ●

Talkback:

Talkback master

Generalmente comprende un microfono e un interruttore. Il segnale prelevato dal microfono viene instradato verso la sala di ripresa per comunicare con i musicisti (generalmente attraverso gli aux send 1 e 2, come verrà descritto in seguito), oppure sul registratore per registrare indicazioni vocali.

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●

Master monitor:

Monitor Bus master

Controlla il volume dell'ascolto sui monitor della sala di regia. Come vedremo, nei grandi studi sono presenti diverse coppie di monitor per effettuare ascolti in diverse modalità. In questa sezione sono presenti gli interruttori che permettono di attivare le coppie di monitor desiderate. ●

Status consolle: Permette di cambiare lo stato dell'intero mixer tra stato di registrazione e stato di missaggio.

11.4. Il rack effetti Qui trovano posto tutti i vari effetti, processori di segnale [Effetti e processori di segnale] e moduli vari che sono necessari per la produzione musicale. Il tipo di moduli presenti dipende dalle scelte di progettazione e ancora di più dalla disponibilità economica. Sicuramente possiamo individuare una serie di moduli indispensabili anche durante la fase di avvio dello studio. Successivamente il rack può essere integrato e arricchito con nuovi moduli. La qualità dei moduli, seguendo un principio abbastanza universale, dipende dalla cura con cui questi vengono realizzati e generalmente questa risulta proporzionale al prezzo. Naturalmente il mercato è pieno di eccezioni ossia moduli di scarsa qualità venduti a prezzi spropositati e viceversa moduli relativamente economici che assolvono egregiamente la funzione per la quale sono stati progettati. In questo genere di cose l'occhio e l'esperienza sono fondamentali per ottenere il massimo dal budget di cui si dispone. Il confine tra ciò che è necessario, ciò che è indispensabile e ciò che è superfluo è un criterio molto soggettivo quindi non ci addentreremo in discussioni opinabili indicando comunque come necessari almeno un paio di compressori [Compressore] e una buona unità di riverbero [Riverbero] .

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11.5. Il registratore La registrazione può essere effettuata utilizzando supporti sonori diversi e in modalità analogica o digitale. Anche qui la scelta di una modalità piuttosto che un'altra dipende dalle conoscenze e convinzioni di ognuno. In questa sezione verrà preso come riferimento un registratore multitraccia analogico (in ogni caso il principio della registrazione non cambia, ciò che varia è solamente il supporto su cui viene memorizzata l'informazione sonora) in quanto gran parte della teminologia impiegata nasce da questa tipo di macchina che poi viene simulata nelle sue funzionalità dai registratori digitali.

11.6. La PatchBay Questa si presenta come una griglia di connettori in cui è presente una presa per ogni connessione dello studio. In questo modo siamo in grado di prelevare qualsiasi segnale singolarmente e siamo in grado in inviare qualsiasi segnale in qualsiasi ingresso attraverso dei cavetti (chiamati bantom dal nome dei connettori che montano) che connettono le prese che ci interessano. Di seguito riportiamo alcune delle prese che è possibile trovare su una patchbay: Ingressi: ●

Ingressi microfonici

●

Ingressi di linea

●

Ritorni degli insert sui canali

●

Ingressi ai moduli del rack effetti

●

Ingressi al registratore multitraccia

●

Ingressi L e R al DAT

●

Ingressi al monitor path

Uscite: ●

Mandate delle uscite ausiliarie

●

Uscita del mix bus

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●

Mandate degli insert dai canali

●

Uscite dai moduli del rack effetti

●

Uscita dai group bus

●

Mix Bus

●

Uscita del DAT

In una patchbay gli ingressi sono connessi permanentemente alle uscite corrispondenti (quando questa corrispondenza esiste). Per esempio l'uscita stereo L-R del mix bus del mixer è sempre connessa all'ingresso della macchina usata per creare i master dei lavori. Per esempio nel caso che sia un DAT [Supporti digitali magnetici] avremmo la situazione seguente:

Esempio di utilizzo della patchbay

Se volessimo registrare sul DAT un altro segnale diverso da quello che esce dal mix bus del mixer basterebbe collegare il nuovo segnale agli ingressi DAT IN della patchbay. Se abbiamo bisogno di far passare il segnale del MIX BUS in un modulo per la masterizzazione prima di registrarlo su DAT potremmo realizzare il seguente schema:

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Esempio di utilizzo della patchbay

Si può notare come, inserendo i connettori all'interno delle prese della patchbay, le corrispondenti connessioni vengano interrotte a favore delle connessioni esterne. La modalità con cui vengono interrotte le connessioni interne di una patchbay vengono descrittte nella sezione seguente. Patchbay interamente normalizzate e normalizzate a metà: Le connessioni fisse all'interno di una patchbay connettono generalmente le uscite agli ingressi corrispondenti. Prendiamo l'esempio delle uscite dei gruppi che sono stabilmente connesse agli ingressi del registratore. Supponiamo di avere un mixer con 8 gruppi connesso ad un registratore a 8 tracce. I collegamenti sono permanenti e passano per la pathcbay, un possibile schema è il seguente:

Collegamenti sulla patchbay

Lo schema mostra le connessioni tra mixer-patchbay-registratore

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multitraccia. Possiamo notare come all'interno della patchbay le connessioni tra uscite e ingressi siano permanenti. Vediamo ora come inserire o prelevare nuovi segnali lungo questo percorso. Distinguiamo tra connessioni interamente normalizzate e normalizzate a metà. Se la patchbay è interamente normalizzata, quando viene inserito un jack in una qualsiasi delle due prese che connettono un'uscita ad un ingresso, la connessione che le collega viene interrotta. Nelle patchbay normalizzate a metà, inserendo un jack nell'uscita, la connessione non viene interrotta mentre inserendolo nell'ingresso la connessione si interrompe. Lo schema seguente riassume i due diversi comportamenti:

Collegamenti interamente normalizzati

Collegamenti parzialmente normalizzati

La prima figura (a) mostra come inserendo un jack in una delle due prese, la connessione tra le due viene interrotta. La seconda (b) figura mostra come inserendo un connettore nell'uscita, trasferisce una copia del segnale di uscita al cavetto che monta il connettore. Inserendo invece in connettore nell'ingresso (c) si rompe la connessione tra uscita e ingresso e il segnale portato dal cavo che monta il connettore viene spedito verso l'ingresso. Negli studi generalmente vengono installate patchbay normalizzate a metà in quanto risultano più versatili.

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La grafica si basa sul design dei mixer Makie scritto da audiosonica alle ore 16:58:51 è possibile sapere la marca del mixer che avete usato in questo capitolo? scritto da Daniele alle ore 14:34:21 mi interessa il capitolo dedicato ai microfoni ma non riesco ad accedervi scritto da guglielmo alle ore 18:22:34 E la sezione dedicata al computer dov'è ? scritto da dario alle ore 07:35:09 a mio avviso alcune immagini sono un p• troppo piccole per essere chiare scritto da vito alle ore 18:34:26

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Questo blog è dedicato all'Ingegneria del suono. Qui troverete anzitutto un corso multimediale su questa materia. Se volete saperne di più riguardo a questo progetto potete riferirvi al Menu principale, mentre se volete accedere direttamente agli argomenti del corso potete partire dall'indice cliccando qui [Indice]. Altrimenti è possibile stabilire un percorso di navigazione a partire dalle Aree tematiche. Menu principale " Il

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12.1. Introduzione 12.2. La registrazione 12.2.1. Utilizzo delle mandate ausiliarie in fase di registrazione 12.2.2. Bouncing 12.3. Il missaggio 12.3.1. Utilizzo dei gruppi in fase di missaggio 12.3.2. Ascolto di un mix 12.3.3. Utilizzo delle mandate ausiliarie in fase di missaggio 12.3.4. Calibrazione dei livelli di uno studio di registrazione 12.4. La masterizzazione

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 12. Operare nello studio di registrazione

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12.1. Introduzione This work is licensed under a / Questo lavoro è sotto licenza [Creative Commons License]

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In questa sezione verrà illustrato il modus operandi all'interno di uno studio. In particolare verranno descritte nel dettaglio le fasi della registrazione, del missaggio con un accenno alla fase di masterizzazione. A tale scopo verranno illustrate situazioni standard che vengono riprodotte in maniera più o meno complicata nella realtà e che però possono essere prese come riferimento. Per fissare le idee supponiamo di avere a disposizione le seguenti macchine:

●

RDF

RSS 0.91 ●

●

15 Mixer analogico a 48:24:2 [ ] Registratore multitraccia analogico da 2 pollici a 24 tracce DAT come supporto per il master finale

vai

12.2. La registrazione L'obiettivo durante la fase di registrazione è quello di registrare i segnali prelevati dalle sorgenti sonore il più fedelmente possibile ossia introducendo il minimo di alterazioni. Per questo motivo generalmente nessun effetto viene utilizzato in questa fase, essendo poi la fase del missaggio quella realmente dedicata alla manipolazione dei suoni. Per organizzare una sessione di registrazione occorre anzitutto disporre di un nastro magnetico opportunamente configurato. In buona sostanza ciò che serve nel caso dei registratori analogici è una traccia in cui sia presente un codice di temporizzazione. Questo consente di sincronizzare tutti gli apparecchi su questo segnale che è il riferimento anche della nostra registrazione. In questa sede ci basterà pensare di utilizzare un apposito generatore di codice di temporizzazione (timecode) e di registrarlo su una traccia (scegliamo la 24) del nastro magnetico ad un livello opportuno. A questo punto il nastro è pronto per la registrazione. Abbiamo detto in precedenza che un mixer può assumere due stati: stato di registrazione e di missaggio. E' il momento di vedere esattamente come si configura il mixer nei due stati. Quando un mixer si trova nello stato di registrazione, i collegamenti con il registratore multitraccia sono gestiti come mostrato nella figura seguente:

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Percorso del segnale audio durante la registrazione

Prendiamo un segnale microfonico che vogliamo registrare e che mandiamo sull'ingresso 1 del mixer. Il segnale entra nel canale principale (il suo livello è controllato dal fader più grande) e da questo viene assegnato al gruppo 1 il quale a sua volta è collegato alla traccia 1 del registratore. In questo modo il nostro segnale da registrare è arrivato sulla traccia del registratore. A questo punto dal registratore abbiamo anche un segnale di uscita dal canale 1 (che può essere una copia del segnale che ha ricevuto in ingresso oppure può provenire dal nastro registrato a seconda che la traccia si trovi in modalità input [Modalità Input] o in modalità sync [Modalità Sync] ). Il segnale che esce dal canale 1 del registratore arriva all'ingresso 1 del mixer, però stavolta entra nel canale monitor. Riassumendo, nel canale 1 del mixer abbiamo il segnale di ingresso proveniente dal microfono controllato dal fader più grande e un altro segnale nel canale monitor che proviene dal registratore. A questo punto possiamo metterci in una situazione reale e ragionare in modo più concreto. Come detto, il nostro obiettivo durante la fase di registrazione consiste nel fare arrivare alle tracce del registratore il suono più pulito possibile prelevato dalla sorgente sonora. Dunque sarà nostra cura fare in modo che nessuno stadio, attraversato dal segnale lungo tutto il percorso per arrivare al nastro, introduca distorsioni. Per questo il fader del canale principale percorso dal segnale di ingresso viene messo nella posizione 0 Vu (in questo modo il circuito associato al fader non interviene sia in attenuazione che in amplificazione e dunque non introduce distorsioni). Dal fader principale, il segnale viene trasferito su un gruppo dunque portiamo a 0 Vu anche il fader del gruppo. A questo punto agendo sul gain del canale e monitorando il segnale sui Vu-meter [Vu Meters] del mixer portiamo il livello intorno a 0 16 Vu [ ] (ricordiamo che stiamo registrando un segnale sonoro che dunque non avrà un'ampiezza costante, ma piuttosto un'ampiezza che oscilla intorno a un valore medio). Ripetendo

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questa operazione su tutti i canali su cui è presente un segnale siamo sicuri di registrare ogni segnale al livello ottimale introducendo il minimo delle distorsioni. Per ascoltare i suoni che stiamo registrando entrano in gioco i canali monitor che come detto ricevono in ingresso i segnali provenienti dal registratore. I canali monitor, quando il mixer è in modalità di registrazione, trasferiscono i segnali sul mix bus che è possibile ascoltare dai monitor dello studio. Dunque agendo sui fader secondari e sui relativi controlli panoramici siamo in grado di creare un mix con i segnali che stiamo registrando. Le operazioni vengono eseguite in questo modo perché i segnali che vanno su nastro per essere registrati devono avere livelli costanti per tutta la registrazione (per questo i fader dei canali principali e dei gruppi rimarranno fermi a 0 Vu) mentre per l'ascolto dobbiamo essere liberi di variare i livelli di qualsiasi segnale. Da notare che tutti i moduli presenti su ogni canale (equalizzatore, filtro, pad, invertitore di fase ecc.), in modalità di registrazione agiscono sul segnale presente nel canale monitor. Questo viene giustificato dal fatto che comunque in fase di registrazione sul canale principale non si esegue nessuna manipolazione per non introdurre distorsioni dunque tutti gli accessori del canali sono resi disponibili sul canale monitor per personalizzare l'ascolto. Riassumiamo dunque i passi principali per configurare lo studio per una registrazione. ●

●

●

Portare a 0 Vu i fader dei canali principali su cui sono presenti i segnali da registrare Portare a 0 Vu i fader dei gruppi Regolare il livello dei segnali utilizzando il potenziometro di gain di ogni canale monitorando il livello sui Vu meter

●

Alzare i fader dei canali monitor

●

Alzare il fader principale del mix bus

●

Regolare il mix utilizzando i fader secondari e i relativi controlli panoramici

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12.2.1. Utilizzo delle mandate ausiliarie in fase di registrazione

In fase di registrazione è molto raro l'utilizzo effetti in quanto si desidera ascoltare esattamente ciò che viene registrato. Per questo le mandate ausiliarie vengono impiegate soprattutto per creare ulteriori mix da fornire in cuffia ai musicisti presenti nella sala di ripresa. A seconda delle mandate che abbiamo a disposizione possiamo creare diversi tipi di mix. Una situazione comune è avere a disposizione 4 aux send da utilizzare per creare due diversi mix stereo per i musicisti. Gli aux send prendono una copia del segnale (possono prelevarlo sia dal canale principale che dal canale monitor attraverso uno switch) e lo inviano verso un'uscita il cui livello è controllato da un potenziometro aux send master. Nella master section del mixer sono presenti i comandi per utilizzare le uscite aux send. Nel nostro caso (4 aux send) avremo uno schema del tipo:

Utilizzo degli aux send per i monitor mix

Per esempio per creare un mix per i musicisti con i segnali dei primi 3 canali (canale 1: voce, canale 2: chitarra 1, canale 3: chitarra 2) alzeremo gli aux send 1 e 2 dei canali 1, 2 e 3 e il livello complessivo del mix sarà regolato dai potenziometri aux send master 1 e aux send master 2.

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12.2.2. Bouncing

Con questo termine (dall'inglese bounce: rimbalzare) si indica la registrazione di un certo numero di tracce su un numero minore di tracce in modo da liberare canali per registrare ulteriori strumenti. Un esempio pratico chiarisce la questione. Supponiame di avere registrato una mega-batteria utilizzando 12 tracce. Ovviamente questo lascia libere solo 11 tracce per tutti gli altri strumenti (la 24 è per il timecode). Per liberare qualche traccia possiamo pensare di realizzare un mix stereo con tutte le tracce della batteria e registrare questo mix per esempio sulle tracce 13-14. Una volta fatto ciò la nostra intera batteria occupa solo due tracce e possiamo sovrascrivere le tracce da 1 a 12. Questa pratica va usata con molta attenzione in quanto presenta notevoli svantaggi. Anzitutto se il supporto multitraccia è analogico viene introdotta una degradazione del segnale ogni volta che viene copiato da una traccia all'altra. Il secondo motivo, che è il più importante, è che così facendo non possiamo più manipolare il mix della batteria. Se dovessimo scoprire in seguito che abbiamo tenuto il livello del rullante troppo alto non potremmo più correggerlo e dovremo ricominciare l'intera registrazione! Dunque quando adottiamo questa tecnica bisogna tenere presente il fatto che non potremo tornare indietro.

12.3. Il missaggio Il missaggio consiste nel prelevare tutti i segnali che sono stati registrati sulle varie tracce del nostro supporto e fonderli in un unico segnale stereo. La prima operazione da compiere consiste nel mettere il mixer in stato di missaggio. Quando un mixer si trova in questo stato in ogni canale, il canale principale e quello monitor vengono invertiti. Prima, durante la fase di registrazione le uscite del registratore erano connesse agli ingressi dei canali monitor. In questo caso le uscite vengono connesse all'ingresso dei canali principali. Questa volta tutti gli accessori del canale (equalizzatori, filtri ecc.) agiscono sul canale principale in modo che possiamo impiegarli per manipolare ogni segnale a nostro piacimento. http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60445 (6 di 15)14/09/2004 22.45.11

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Anche stavolta i canali sono collegati ai gruppi ma stavolta questi servono a una funzione diversa. Prima di vedere questa funzionalità mettiamoci in una situazione reale e vediamo come operare. Supponiamo di avere eseguito una registrazione su 23 tracce (la 24-esima l'abbiamo riservata al codice di temporizzazione) e supponiamo di aver registrato sulle tracce i seguenti strumenti: 1. Cassa della batteria 2. Rullante della batteria 3. Charleston della batteria 4. Panoramico sinistro della batteria (OverHead Left) 5. Panoramico destro della batteria (OverHead Right) 6. Basso 7. Linea 1 di chitarra ritmica 8. Linea 2 di chitarra ritmica 9. Assolo di chitarra 10. Voce solista 11. Controcanto solista 12. Voce coro 1 13. Voce coro 2 14. Voce coro 3 15. Voce coro 3 16. Tastiera 1 Left 17. Tastiera 1 Right 18. Tastiera 2 Left 19. Tastiera 2 Right 20. Violino 21. Percussioni 1

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22. Percussioni 2 23. Percussioni 3 Cominciamo a mixare! Prima cosa, dopo aver messo il mixer in modalità missaggio e il registratore in modalità repro [Modalità Repro] , riportare alla posizione iniziale tutti i fader, potenziometri e mettere tutti i bottoni in modalità off. Questo ci eviterà di impazzire per capire perché una data cosa non funziona come dovrebbe: un bottone lasciato premuto in una sessione precedente, quando lo si ritiene disattivato, può essere fonte di grosse perdite di tempo. Assegnamo tutti i canali al mix bus (master fader L e R) tramite la routing matrix di ogni canale, tiriamo su i fader, posizioniamo i controlli panoramici e ascoltiamo l'insieme dei suoni. A questo punto possiamo aggiungere effetti vari a ogni segnale per cercare di ripulirlo, limarlo, colorarlo. Agendo sugli equalizzatori cerchiamo di far uscire dal suono le frequenze che lo contraddistingono mentre attenuiamo le frequenze che lo rovinano, con i compressori conferiamo al suono la sua giusta dinamica, aggiungendo riverbero diamo spazialità ad un suono. Naturalmente questa è l'arte del missaggio e non è pensabile descriverla per iscritto; ognuno ha la sua esperienza, i suoi trucchi, i suoi gusti. Vediamo comunque qualche tecnica di base.

12.3.1. Utilizzo dei gruppi in fase di missaggio

Supponiamo di trasferire il segnale di ogni canale su un opportuno gruppo invece che direttamente sul mix bus. Potremmo per esempio pensare di utilizzare due gruppi per creare un controllo stereo sull'intera batteria. Vediamo come. Con riferimento alle tracce registrate possiamo mandare il canale 1 (cassa) e il canale 2 (rullante) equamente distribuiti sui gruppi 1 e 2. Anche il canale 3 (charleston) lo mandiamo sui gruppi 1 e 2 ma lo spostiamo un po' verso il 2 per simulare il fatto che uno spettatore che guarda una batteria vede il charleston leggermente spostato sulla destra (il charleston si trova alla sinistra del batterista). Infine mandiamo il segnale panoramico sinistro sul gruppo 1 e il destro sul gruppo 2. In questo modo l'intera batteria è controllata dai gruppi 1 e 2. L'ultima operazione consiste nel trasferire (con gli appositi switch) i segnale sui gruppi 1 e 2 sull'uscita master. La figura seguente schematizza le operazioni fatte:

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Schema di missaggio

Ripetendo queste operazioni per ogni gruppo di segnali dello stesso tipo possiamo creare dei mix secondari sui gruppi che ci permettono un controllo di insieme delle varie sezioni. In riferimento alla disposizione dei canali di questo esempio possiamo organizzare i gruppi come segue: Tabella 12.1. Assegnazione di canali e gruppi Canale mixer

Gruppo assegnato

Nome Segnale

1

Cassa batteria

1-2

2

Rullante batteria

1-2

3

Charleston batteria

1-2

4

Panoramico sinistro 1

5

Panoramico destro

2

6

Basso

3

7

Linea 1 chitarra ritmica

5-6

8

Linea 2 chitarra ritmica

5-6

9

Assolo di chitarra

5-6

10

Voce solista

11

11

Controcanto solista

12

12

Voce coro 1

7-8

13

Voce coro 2

7-8

14

Voce coro 3

7-8

15

Voce coro 4

7-8

16

Tastiera 1 Left

9

17

Tastiera 1 Right

10

18

Tastiera 2 Left

9

19

Tastiera 2 Right

10

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20

Violino

4

21

Percussioni 1

13-14

22

Percussioni 2

13-14

23

Percussioni 3

13-14

I segnali sui gruppi a loro volta vengono inoltrati al master (mix bus) Left e Right. A questo punto i segnali sui gruppi sono così distribuiti: Tabella 12.2. Assegnazione di canali e gruppi Gruppo

Segnale

1-2

Batteria

3

Basso

4

Violino

5-6

Chitarre

7-8

Cori

9-10

Tastiere

11-12

Voce solista

11-12

Controcanto solista

13-14

Percussioni

Questo apre la strada a molte soluzioni interessanti. Se volessimo passare l'intera batteria in un compressore per amalgamarne i suoni basterebbe inserire un compressore stereo sui gruppi 1-2. Se volessimo sentire come suona il nostro mix con le tastiere in sottofondo o in primo piano potremmo agire solo sui fader dei gruppi 9-10 invece che sui fader dei canali 16, 17, 18, 19. In questo caso 4 canali vengono raggruppati su due gruppi. Immaginate si lavorare su una sezione fiati di 20 elementi. Per abbassare la sezione fiati dovreste agire contemporaneamente sui 20 canali di ingresso oppure sui due fader dei gruppi che raggruppano tutta la sezione fiati. Quale soluzione scegliereste? Se poi doveste scoprire che il trombone suona troppo forte rispetto agli altri elementi potreste sempre agire sul fader del canale del trombone per fissarne il volume.

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12.3.2. Ascolto di un mix

Riguardo all'ascolto del nostro mix, questo dovrebbe essere effettuato utilizzando i monitor di campo vicino in quanto questi rappresentano la nostra sorgente sonora di riferimento. Dato che il nostro mix suonerà sugli impianti più disparati (Hi-Fi casalinghi, Impianti compatti, Autoradio, Radiolina da stadio, Impianto da discoteca) sarà nostra cura realizzare un mix che potenzialmente suonerà equilibrato su qualsiasi impianto. Dunque un riferimento medio viene dato dai monitor di campo vicino, per quelle rare volte che il nostro mix sarà ascoltato con un impianto dotato dell'intera gamma udibile dei bassi ci regoliamo con i monitor di campo lontano. Ovviamente i due tipi di monitor non vanno mai attivati contemporaneamente. In tutti gli studi in cui i tecnici conoscono il loro lavoro è presente anche un'ulteriore coppia di altoparlanti. Questi sono piccoli, generalmente economici e con una risposta in frequenza relativamente limitata. Vengono utilizzati per avere un riferimento di come suonerà il nostro mix sulle radio economiche, sui mangianastri eccetera, ancora una volta sarà nostra cura fare in modo che il mix suoni al meglio anche su questo tipo di apparecchi. Il livello di ascolto finale di un mix si aggira intorno ai 80-90 dBspl. Questo garantisce che tutte le frequenze vengano udite correttamente dall'orecchio (a questi livelli di dBspl la curva isofonica dell'orecchio è relativamente costante [Curve isofoniche] ). Comunque conviene realizzare il mix ad un livello leggermente più basso per non affaticare le orecchie. E' anche buona norma ascoltare il mix a volume molto basso e molto alto per avere ulteriori riferimenti. Infine il mix va ascoltato sempre anche in mono per essere sicuri che in questo caso non si verifichino pesanti cancellazioni di fase: i nostri mix stereo devono in generale garantire la monocompatibilità.

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12.3.3. Utilizzo delle mandate ausiliarie in fase di missaggio

Durante il missaggio gli aux send vengono utilizzati per aggiungere effetti al nostro mix. Finora abbiamo parlato di mandate e mai dei ritorni ausiliarii. E' il momento di dire che ogni mandata ausiliaria ha il suo relativo segnale di ritorno. Infatti le mandate ausiliarie servono principalmente per inviare una copia del segnale presente sul canale verso un modulo esterno. Dunque, una volta che il segnale è stato inviato al modulo, desideriamo recuperare il segnale da questo manipolato per poterlo utilizzare all'interno del nostro mix. Supponiamo di voler aggiungere un effetto riverbero alla voce solista. Secondo il nostro esempio possiamo utilizzare l'aux send 1 del canale 10. Alzando sia questo potenziometro che il relativo master aux send 1 avremo una copia del segnale della voce solista sull'uscita aux send 1. Questa è disponibile sulla patchbay quindi possiamo collegare questa uscita all'ingresso della nostra unità di riverbero preferita (anche il collegamento a questo ingresso si troverà sulla patchbay). Una volta che il segnale entra nell'effetto possiamo regolarne il volume (o con il master aux send 1 o con il gain di ingresso dell'effetto). A questo punto, l'uscita dell'effetto viene collegata (sempre utilizzando le prese della patchbay) all'ingresso aux return 1 (generalmente i ritorni sono stereo). Nella sezione master del mixer sono presenti i controlli per utilizzare questi ritorni. In particolare è possibile regolarne il volume e soprattutto indirizzarli verso diverse destinazioni fra cui i gruppi oppure direttamente l'uscita master. Naturalmente gli aux return hanno solo la funzione di reinderizzare il ritorno dove vogliamo ma non ne consentono una manipolazione. Potremmo allora pensare di far rientrare il segnale in due canali inutilizzati invece che nella sezione aux return. Per esempio potremmo utilizzare i canali 30-31 (ricordiamo che il nostro mixer di esempio ha 48 canali di ingresso) visto che il riverbero fornisce un'uscita stereofonica per accentuare la sensazione dello spazio (sui canali è possibile utilizzare tutti gli accessori disponibili come equalizzatori e compressori). I segnali su questi due canali potrebbero essere inviati ai gruppi 11-12 permettendo di controllare con solo due fader due voci (solista e controcanto) e i relativi riverberi (per mandare al riverbero anche il controcanto ci basta alzare l'aux send 1 del canale 11... facile no?). L'uscita del mix bus è collegata al DAT per la registrazione del master. Quando tutti i nostri settaggi ci soddisfano non resta che riavvolgere il nastro sul registratore multitraccia, mettere il DAT in registrazione e... godersi lo spettacolo. http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60445 (12 di 15)14/09/2004 22.45.11

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12.3.4. Calibrazione dei livelli di uno studio di registrazione

Merita qualche considerazione la calibrazione dei livelli in uno studio. Abbiamo visto i diversi percorsi che un segnale audio compie all'interno di uno studio passando da una macchina all'altra (per esempio microfono --> mixer --> registratore --> ancora mixer --> effetto --> ritorno dall'effetto --> ancora mixer ecc.) E' fondamentale che i livelli di uscita di un modulo siano compatibili con i livelli di ingresso del modulo successivo. Per questo esistono un serie di potenziometri (trimmer) generalmente interni alle macchine che vanno calibrati durante la fase di istallazione e ricontrollati periodicamente. La modalità operativa è la seguente: si utilizza un oscillatore (generalmente alla frequenza di 1 KHz) e si regolano tutti i moduli in modo che tutte le uscite e tutti gli ingressi si trovino ad un livello pari a 0 Vu [Standard Operating Level] . In questo modo si è sicuri che i livelli sono gli stessi per tutti i moduli utilizzati.

12.4. La masterizzazione In questa sezione viene brevemente descritta l'operazione di masterizzazione. Questo termine che può indicare diversi tipi di operazioni nel campo del suono. In questo contesto definiremo la masterizzazione come quell'operazione di rifinitura di un mix finale. In altre parole, una volta messo a punto il missaggio si interviene sul segnale finale Left e Right presente sul mix bus. Le operazioni possibili sono diverse, citiamo qui le più importanti: ●

●

●

Noise reduction: Applica algoritmi di riduzione del rumore [Riduzione del rumore] . Limiting: Limitazione dell'ampiezza del segnale in modo che non superi mai una certa soglia [Limiter] . Gating: Utilizzo di un gate sul segnale per eliminare

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eventuali rumori di fondo presenti durante i silenzi [Gate] . ●

●

●

●

●

Compressione differenziata per bande di frequenza: Ogni banda di frequenza dell'intero mix viene compressa con parametri diversi in modo da rispettare i transienti di ogni banda [Compressore] . Normalizzazione del livello: Adattamento del livello originario in modo che il segnale occupi tutta la dinamica disponibile sul supporto scelto per la registrazione del master. Equalizzazione parametrica: Regolazione fine della curva di equalizzazione [Equalizzatori parametrici] . Conversione di formato: Eventuale ricampionamento ad una frequenza diversa da quella originaria o anche conversione del numero di bit che individuano gli intervalli di quantizzazione Intervento sull'immagine stereo: Utilizzo di sofisticati algoritmi per allargare o semplicemente arricchire l'immagine stereo del mix.

[15]

Con la notazione generica XX:YY:ZZ si identificano le caratteristiche principali di un mixer da studio. XX indica il numero di canali di ingresso. YY indica il numero di gruppi a disposizione. ZZ indica le uscite master. La notazione del nostro mixer di esempio indica che questo possiede 48 canali in ingresso, 24 gruppi e 2 uscite master (Left e Right). Mixer da studio più economici spesso sono di tipo 24:8:2. Alcuni mixer sono predisposti con un'uscita master quadrifonica e dunque vengono identificati dalla notazione XX:YY:4. [16]

Se lo studio è stato calibrato correttamente, il livello del segnale monitorato sugli indicatori di livello del mixer deve essere esattamente lo stesso presente sugli indicatori del registratore.

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13.1. Introduzione 13.2. Descrizione dell'attrezzatura 13.2.1. Catena del mixer di palco 13.2.2. Catena del mixer di sala 13.2.3. Il mixer 13.2.4. Le torri di ritardo 13.2.4.1. Rinforzo sonoro 13.3. Messa a punto dell'attrezzatura 13.4. Il soundcheck 13.5. Il concerto 13.6. L'effetto Larsen

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L'organizzazione di un concerto può diventare una questione veramente complicata e in questi casi la gestione degli uomini che si hanno a disposizione e delle operazioni da eseguire va affidata ad una persona competente e con indubbie capacità di direzione. Questa figura si chiama stage manager ed è fondamentale nell'organizzazione di grossi eventi. Il suo compito è quello di dirigere le operazioni sul palco avendo presente l'avanzamento dei lavori e la sequenza delle operazioni da compiere; è la persona di riferimento per tutti. Naturalmente non tutti i concerti hanno dimensioni tali da richiedere uno stage manager, vi sono situazioni in cui è sufficiente una sola persona per mettere insieme tutto il necessario. In questa sezione vengono descritti gli aspetti principali della gestione di un evento live dal punto di vista del suono comprendendo anche una descrizione dei materiali e le apparecchiature utilizzati nella pratica.

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13.2. Descrizione dell'attrezzatura Presentiamo di seguito lo schema standard che viene realizzato per un concerto:

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 13. Suono live

Schema dei collegamenti in una situazione live

Si tratta di uno schema semplificativo che comunque fornisce una visione di insieme del funzionamento e dei vari collegamenti che vengono realizzati. Cominciamo a vedere come viene organizzato il palco. La prima cosa da fare è prelevare i segnali (microfonici o di linea) che vengono prodotti dai musicisti. Sul palco è presente un elemento denominato splitter box (comunemente: ciabatta) che ha la funzione di raccogliere tutti i segnali presenti sul palco e smistarli verso altre destinazioni in più copie. Le due copie che ci servono come si vede dalla figura sono destinate una al mixer di palco e una al mixer di sala. Dunque in una situazione live sono presenti sempre almeno due mixer: il mixer di sala, come si può immaginare, serve per realizzare il mix che alimenterà l'impianto di diffusione principale (più eventuali impianti di ritardo); il mixer di palco viene utilizzato per fornire ai musicisti sul palco un ascolto personalizzato dei suoni da essi prodotti. Come si può vedere dalla figura ogni musicista sul palco ha uno o due monitor dedicati. Questi monitor (detti anche spie) servono da riferimento ad ogni musicista per ascoltare se stesso e gli altri. Immaginate per esempio il batterista che si trova alle spalle del cantante e che oltretutto si trova già sommerso dai suoni che egli stesso produce. Per permettere al batterista di ascoltare gli altri musicisti, tra cui il cantante, viene predisposto un monitor (per i batteristi anche due) che viene alimentato da un segnale generato attraverso il mixer di palco. Sul mixer di palco, dove arrivano in ingresso tutti i segnali dal palco, è possibile creare una serie di mix diversi, tipicamente uno per ogni musicista. Questo nasce dal fatto che ogni musicista ha diverse esigenze di ascolto, per esempio un batterista ha necessità di sentire soprattutto il suono del bassista piuttosto che la voce del cantante o la chitarra solista. Dunque i mixer da concerto hanno la caratteristica di poter creare un buon numero di mix separati destinati ai vari monitor presenti sul palco. In situazioni live ristrette (molto ristrette) è possibile utilizzare un solo mixer che assolve alle funzioni di mixer di palco e mixer di sala contemporaneamente. I segnali del palco, attraverso lo splitter, vengono inoltrati anche al mixer di sala. Sarà su quest'ultimo che il front of house engineer (l'ingegnere del suono che sta di fronte al palco, da noi il fonico di sala) eseguirà il mix che andrà ad alimentare l'impianto (in inglese il sistema di altoparlanti dedicato alla diffusione del suono nella sala viene chiamato P.A. - Public Address - e per semplicità nel seguito si adotterà questa denominazione). Dunque si vede come il mix che arriva all'impianto della sala e i mix presenti sul palco siano completamente indipendenti. Vediamo ora più in dettaglio la catena dei collegamenti al

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mixer di palco e quella al mixer di sala e le apparecchiature coinvolte.

13.2.1. Catena del mixer di palco

La catena standard è la seguente:

Catena del mixer di palco

Come detto i segnali di ingresso arrivano al mixer di palco dallo splitter box. Attraverso il mixer creiamo una serie di mix destinati a uno o più monitor presenti sul palco. La figura mostra che il segnale che esce dal mixer attraversa una serie di moduli prima di arrivare al monitor vero e proprio. Il primo è un equalizzatore grafico, generalmente a 31 bande [Equalizzatore grafico] , che ha la funzione di rendere piatta la risposta del monitor. Ciò si rende necessario in quanto i monitor generalmente non hanno una risposta in frequenza piatta ossia amplificano e/o attenuano alcune bande di frequenza dello spettro udibile. Ciò è tanto più enfatizzato quanto più è scadente la qualità del monitor stesso. Per correggere questa risposta si utilizza un equalizzatore grafico che equalizza il segnale prima che arrivi al monitor. Se per esempio il monitor enfatizza troppo le basse frequenze, agendo sull'equalizzatore e attenuando le basse frequenze sul segnale avremo come risultato che sul monitor, le basse frequenze, verranno riprodotte con la corretta ampiezza. Si tratta di una correzione a posteriori che

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si rende necessaria in quanto solo monitor di elevata qualità (e dunque molto costosi) garantiscono una risposta piatta in frequenza (naturalmente la risposta piatta di un monitor il cui segnale è stato equalizzato da un equalizzatore grafico non compete minimamente dal punto di vista della qualità con la risposta piatta di un monitor al quale non è stata applicata nessuna correzione). In fondo non vale la pena spendere cifre esorbitanti per dare ai musicisti sul palco un suono di qualità cristallina, molto meglio impiegarli nella spesa di un impianto P.A. dove la qualità è un parametro essenziale. A valle dell'equalizzatore grafico troviamo un limiter (non sempre presente in quanto può introdurre distorsioni) [Limiter] che protegge il resto della catena da picchi inaspettati del segnale. Da qui il segnale passa in un amplificatore che pilota il monitor sul palco (vengono impiegati spesso anche monitor che comprendono al loro interno anche lo stadio amplificatore).

13.2.2. Catena del mixer di sala

La catena standard è la seguente:

Catena del mixer di sala

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Anche in questo caso i segnali di ingresso provengono dallo splitter di palco. La funzione di questo mixer è quella di creare il mix per la sala dunque il FOH engineer avrà a disposizione anche un rack effetti (oltre ai componenti disponibili sul mixer) per manipolare il suono a suo piacimento e fornire il mix finale sull'uscita master stereo. Anche in questo caso troviamo uno stadio con un equalizzatore grafico (in realtà sono due equalizzatori, uno per il canale sinistro e uno per il canale destro) generamente a 31 bande. In questo caso si suppone che l'impianto sia di buona qualità e infatti lo stadio di equalizzazione non serve a correggerne la risposta che dovrebbe essere più che soddisfacente. La funzione dei due equalizzatori grafici è quella di adattare la risposta dell'impianto alle caratteristiche della sala (se per esempio ci troviamo ad operare in una sala in cui è presente un forte rimbombo alle basse frequenze dovremo attenuare questa banda agendo sui due grafici). Successivamente troviamo uno stadio di limiting (non sempre presente in quanto può introdurre distorsioni). Infine il segnale arriva ad un cross-over attivo [Il crossover] e da qui viene smistato ai vari amplificatori che amplificano le varie bande di frequenza. Ogni segnale amplificato arriva all'altoparlante che gli compete e il suono si diffonde nella sala.

13.2.3. Il mixer

La differenza principale tra un mixer da live e un mixer da studio è l'assenza nel primo dei canali monitor e del monitor path in quanto questi si rendono necessari per la registrazione [La registrazione] e il missaggio in studio [Il missaggio] . Per semplificare la descrizione che segue, consideriamo un mixer che ingloba in sé sia le funzionalità di un mixer da palco che quelle di un mixer di sala. Come detto è possibile realizzare una serie di mix indipendenti ad uso dei musicisti sul palco. Questi vengono costruiti grazie alla presenza di un numero maggiore di mandate ausiliarie rispetto ai mixer da studio. Un mixer di medie dimensioni può avere anche 10 mandate ausiliarie di cui alcune verranno impiegate per gli effetti mentre le rimanenti saranno dedicate alla costruzione dei mix per i 17 musicisti [ ] . Dunque con le mandate ausiliarie di ogni canale controlliamo la quantità di segnale presente nel mix mentre il volume complessivo di ogni mix sarà controllato dagli aux send master. Naturalmente, a seconda del mixer saranno presenti su ogni canale una serie di moduli per la

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manipolazione del segnale quali equalizzatori, filtri, compressori, gate ecc. Alcuni mixer a volte invece delle mandate ausiliarie presentano un sistema di fader simile ai gruppi in cui ogni fader svolge la funzione equivalente ad un aux send master. La differenza è che il master è pilotato da un fader invece che dal potenziometro aux send master. Merita particolare attenzione l'organizzazione dei gruppi; questi infatti possono essere di due tipi: di tipo normale o di tipo VCA. I gruppi di tipo normale funzionano come i gruppi sui mixer da studio nel senso che permettono di raggruppare su un unico fader un insieme di segnali di ingresso. I gruppi di tipo VCA (Voltage Controlled Amplifiers - amplificatori controllati in tensione) consistono in un'ulteriore serie di fader ognuno dei quali controlla una serie di amplificatori presenti sui canali di ingresso secondo lo schema seguente:

Controlli VCA

Dalla figura si vede come, in realtà, il segnale sul canale non sia regolato dalla resistenza variabile azionata dal fader ma da un amplificatore il cui guadagno è controllato dal fader. In altre parole, agendo sul fader di un canale stiamo intervenendo sul guadagno si un amplificatore che controlla il segnale e non su una semplice resistenza come nel caso dei normali canali. Se allora al fader di un gruppo di tipo VCA trasferiamo il controllo di uno o più amplificatori presenti sui canali, avremo come risultato che agendo sul fader del gruppo controlleremo il livello di tutti i canali che sono stati assegnati a quel gruppo.

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13.2.4. Le torri di ritardo

13.2.4.1. Rinforzo sonoro

L'effetto Haas entra in gioco ogni volta che vogliamo realizzare un rinforzo sonoro ossia organizzare un sistema di altoparlanti [Effetto Haas] in modo da coprire una superficie molto ampia. Vedremo come l'intensità sonora diminuisca all'aumentare della distanza [Legge della distanza inversa] , riscontrando una caduta di 6dB ogni volta che raddoppiamo la distanza. Ciò significa che nella messa a punto di un sistema di amplificazione destinato a sale molto grandi bisogna fare in modo che il campo sonoro sia il più uniforme possibile in qualsiasi punto della sala. È evidente che uno spettatore che si trova sotto al palco riceverà un'intensità sonora molto maggiore di uno spettatore situato a 40 metri dal palco! Non potendo per ovvii motivi aumentare a dismisura il 18 volume sui P.A. [ ] scegliamo di mettere un ulteriere altoparlante a 30 m dal palco il modo da rinforzare il fronte sonoro come mostrato in figura.

Esempio di rinforzo sonoro

Il nuovo altoparlante sopperisce alla caduta di intensità dovuta alla distanza ma nasce così un problema: il segnale sonoro che parte dal palco impiega un certo tempo per arrivare all'ascoltatore 2 mentre il segnale elettrico che alimenta il rinforzo arriva subito. Questo fa sì che l'onda che arriva dal rinforzo arrivi prima di quella che proviene dal palco generando un innaturale effetto di sovrapposizione. Un primo passo per risolvere il problema consiste nell'applicare un effetto delay al segnale diretto al rinforzo e fare in modo che i due segnali arrivino insieme all'ascoltatore 2. Facciamo due calcoli per

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individuare le grandezze che stiamo trattando: s=v x t da cui t=s/v da cui t=30/344=87ms Dunque ritardando il segnale di rinforzo di 87ms (ms più ms meno) i due segnali arrivano insieme ed è già qualcosa. Ancora però non abbiamo risolto il problema in quanto il segnale proveniente dal palco si è molto affievolito (per questo abbiamo messo il rinforzo!) e dunque il segnale di rinforzo prevale creando anche in questo caso un effetto innaturale in quanto vedremmo i musicisti suonare ma sentiremmo il suono provenire dal rinforzo. L'effetto Haas risolve egregiamente quiesto problema. Infatti, se ritardiamo ancora il segnale di rinforzo di un tempo interno alla zona di Haas, per l'effetto di precedenza avremo che la direzione del suono percepita dall'ascoltatore sarà quella dell'onda proveniente dal palco perché ora arriva prima del segnale di rinforzo, anche se quest'ultimo ha un'intensità considerevolmente maggiore (ciò vale fino a differenze di 10dB tra i due segnali, oltre l'effetto Haas perde di validità e il segnale, anche se ritardato, è talmente forte che copre quello diretto). Nell'esempio precedente, applicando un ritardo di 110 ms otterremmo il nostro scopo. Questo sistema viene impiegato sistematicamente nei grossi concerti all'aperto data la grande superficie da coprire. In questo caso vengono impiegate delle torri di ritardo (delay towers) e il segnale che arriva ad ogni torre subisce un ritardo che tiene conto della distanza dal palco e dell'effetto Haas.

Rinforzo Arene

Suggerimento http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60444 (9 di 17)14/09/2004 22.45.29

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Possiamo sfruttare l'effetto Haas per allargare l'immagine stereo di uno strumento mono nel nostro mix. Consideriamo una chitarra, ben suonata ma mono... Con riferimento alla figura seguente mandiamo una copia del segnale sul canale sinistro e una copia ritardata di un tempo interno alla zona di Haas sul canale destro. Questo allargherà l'immagine della chitarra ma la sposterà anche verso sinistra poichè la direzione dominante è quella relativa al suono che arriva per primo all'ascoltatore. Alziamo di 3dB il canale destro per riequilibrare questa situazione anche se ora i nostri volumi sono diseguali e bisognerà agire sugli altri strumenti per riequilibrarli. Ciò è bene perché distribuendo i volumi a destra e a sinistra raggiungeremo quella varietà che ci è necessaria affinchè un mix non sia solo mettere i suoni uno sull'altro ma sia una vera e propria operazione creativa.

Apertura dell'immagine di un suono mono

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13.3. Messa a punto dell'attrezzatura A differenza dello studio di registrazione, in una situazione live l'attrezzatura va montata ogni volta ex-novo sul posto (e va anche rismontata alla fine del concerto!). Dunque di volta in volta vengono posizionati i vari elementi relativamente alla posizione del palco dove vengono disposti nella maniera più ordinata possibile: lo splitter, le aste dei microfoni, i microfoni stessi e i monitor in corrispondenza delle posizioni dei musicisti. A volte, oltre agli altri, vengono disposti due monitor particolari più grandi degli altri ai lati del palco sui quali viene inviato un mix stereo che coinvolge tutto il palco (sound field). In questo modo si riesce a dare a tutti i musicisti un fronte sonoro stereo e omogeneo. La figura seguente mostra una possibile disposizione:

Monitor laterali

Generalmente il lavoro viene suddiviso in tre parti. Una squadra si occupa del posizionamento sul palco di tutto il necessario. Il fonico di palco si occupa di tutti i collegamenti che lo riguardano ossia collega lo splitter al suo mixer e tutte le uscite monitor secondo la solita catena: equalizzatore grafico -> limiter -> amplificatore finale -> monitor. Collega infine il rack effetti che gli è necessario per costruire i mix destinati ai musicisti. Il fonico di sala si occupa dei collegamenti della sua postazione ossia collega il cavo proveniente dallo splitter con i segnali del palco al suo mixer, il suo rack effetti e l'uscita master ai P.A. che vengono montati ai lati del palco, generalmente seguendo le sue indicazioni. Quando tutti i collegamenti previsti sono stati fatti si passa al line check ossia si controlla che tutti i collegamenti funzionino. Una persona è presente sul palco e genera segnali sui canali a partire dal canale 1, se si tratta di un microfono ci parlerà dentro, se si tratta di uno strumento farà un contatto sui jack eccetera. In questa fase il fonico di palco e il fonico di sala sono nelle loro postazioni e verificano la corretta ricezione del canale che di volta in volta viene testato. Ogni volta che entrambi danno l'Ok si passa al canale successivo. In seguito il fonico di palco passa alla taratura dei monitor e quello di sala alla taratura dell'impianto. è qui che entra in gioco l'esperienza coadiuvata da un orecchio raffinato. Il fonico di palco è vicino ai grafici e invia un segnale che

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19 conosce molto bene a una linea monitor [ ] e agisce sul grafico in modo da conferire al monitor una risposta mediamente piatta. Il segnale da inviare varia a seconda del modo di lavorare di ognuno. Spesso si una un microfono per inviare al monitor il segnale della propria voce in quanto questa è uno dei suoni che ognuno di noi conosce meglio, altre volte si può utilizzare un pezzo musicale con un'estensione in frequenza molto ampia da usare come riferimento. Particolare attenzione va rivolta a quello che viene definito come effetto Larsen e che viene descritto nella prossima sezione. Il fonico di sala prova l'impianto inviando diversi tipi di segnali di test. Anche qui l'ausilio di musiche molto ben conosciute dal fonico e ascoltate in molteplici situazioni aiutano a trovare la giusta risposta dell'impianto alla sala in cui si trova e alla musica che riprodurrà (è chiaro che se stiamo preparando un concerto jazz non testeremo l'impianto con un pezzo degli Iron Maiden!). Una volta che tutte queste operazioni sono state ultimate il palco è pronto per accogliere i musicisti e si può passare alla fase successiva: quella del soundcheck.

13.4. Il soundcheck Durante questa fase i musicisti provano i loro strumenti e mentre ciò avviene i due fonici lavorano sui guadagni e sui timbri dei suoni che arrivano dal palco. Questa operazione è bene che venga eseguita in maniera invisibile da parte dei fonici nel senso che i musicisti vengono lasciati liberi di provare senza interruzioni o condizionamenti. Generalmente l'esecuzione di un intero pezzo di prova è sufficiente per i fonici per configurare adeguatamente il guadagno di ogni canale e il timbro di ogni suono. Il fonico di palco crea i mix per i vari musicisti e, potendo ascoltare in cuffia ciò che sta mandando a ogni monitor (i mixer di palco hanno un sistema di SOLO che permette di ascoltare la singola uscita aux send master), genera dei mix iniziali secondo dei criteri generali. Per esempio nel mix destinato al batterista manderà soprattutto il segnale del basso e magari un pò della voce solista. Invece il mix destinato al cantante solista avrà preponderante proprio il suo segnale in quanto ciò che un cantante deve sentire meglio è se stesso, magari con l'aggiunta di un pò di riverbero. Partendo da questi mix di base ogni musicista chiede al fonico di palco di apportare le correzioni che desidera e questo li accontenta. Il fonico di sala durante tutte queste fasi si occupa del suono che esce dai P. A. e lo raffina continuamente. Alla fine del soundcheck tutti i livelli sono stati tarati dunque si interrompe lasciando tutto come sta (i macchinari restano tutti accesi) in attesa dell'ora del concerto.

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13.5. Il concerto L'inizio del concerto è sempre preceduto da una certa tensione per tutti gli addetti: per i musicisti per ovvii motivi ma anche per i fonici e gli assistenti di palco. Tutto è silenzioso ma pronto a produrre musica. Pensate cosa succederebbe se il concerto partisse con il primo pezzo e, dopo l'introduzione musicale il cantante attaccasse la prima strofa ma dal suo microfono non uscisse niente! Il concerto comincia e i suoni sono tutti un pò grezzi. Sul palco i musicisti si devono assestare, i mix che sono stati messi a punto durante il soundcheck necessitano di alcune correzioni che vengono richieste al fonico di palco con gesti e occhiate. Contemporaneamente il fonico di sala è al lavoro per plasmare i suoni nella sala. Dopo i primi pezzi si comincia a raggiungere un buon equilibrio di tutte queste componenti e i fonici possono rilassarsi un pò e godere del risultato del proprio lavoro anche se continuano a ritoccare i parametri dei suoni secondo le esigenze dei pezzi. Quando il concerto termina, scendiamo sul palco a chiacchierare con i musicisti e gli altri tecnici scambiandoci pareri e commenti. Non rimane che smontare e riporre tutto e, mentre gli ultimi spettatori vanno via, noi siamo già al lavoro perché la notte è iniziata da un pezzo e ci vorrà un bel pò prima di poter piombare nel letto per ricominciare il giorno dopo da un'altra parte, tutto daccapo.

13.6. L'effetto Larsen Viene chiamato effetto Larsen la risonanza dell'ambiente [Acustica degli ambienti] a determinate frequenze con ampiezza sempre crescente che si innesca nella catena microfono-mixer-monitor. Quando un frequenza entra in un microfono, viene amplificata ed arriva ad un monitor. Se la frequenza ha un'ampiezza superiore ad una certa soglia ciò innesca un processo ricorsivo per cui la frequenza stessa viene amplificata ogni volta che compie un giro della catena. Generalmente la distanza dei microfoni dai monitor e le loro caratteristiche direzionali fanno in modo che i suoni provenienti dai monitor vengano captati dal microfono in modo molto attenuato. Di seguito viene mostrato un tipico posizionamento sul palco che dovrebbe minimizzare l'effetto Larsen:

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Posizionamento dei monitor rispetto ai microfoni

Come si vede il diagramma di tipo cardioide del microfono [Classificazione dei microfoni in base alle loro caratteristiche direzionali] dirige la sensibilità del microfono verso la voce del cantante mentre la minimizza nella direzione del monitor. Qualora, nonostante questi accorgimenti, le condizioni ambientali provochino l'effetto Larsen si ricorre all'utilizzo degli equalizzatori. In questo caso è possibile intervenire sia sugli equalizzatori grafici [Equalizzatore grafico] , destinati a modificare la risposta dei monitor, sia sull'equalizzatore presente sul canale del mixer a cui è collegato il microfono che è causa della risonanza. L'intervento consiste nell'attenuare l'ampiezza della frequenza per la quale si è verificata la risonanza e portarla ad un'ampiezza tale per cui l'effetto non si innesca. La bravura del tecnico in questo caso consiste nell'individuare immediatamente la fonte dell'effetto e la frequenza eccitata. Una volta individuata la fonte, per esempio il microfono del cantante, si può scegliere di modificare la risposta del monitor del cantante utilizzando l'equalizzatore grafico oppure intervenire sul suono proveniente dal microfono. È a questo punto necessario individuare esattamente quale frequenza si è eccitata, ricordiamo che in queste situazioni si hanno a disposizione pochi attimi per risolvere il problema pena la produzione di un suono assordante che costringerà tutti i presenti a tapparsi le (preziose) orecchie. E' buona norma allenarsi al riconoscimento delle frequenze dello spettro udibile per intervenire in questi casi con sicurezza e perizia. Di seguito vengono proposti i suoni di alcune frequenze che possono essere considerate come riferimento all'interno dello spettro udibile [Lo spettro di frequenza] . Si consiglia di ascoltarle diverse volte e di imparare a riconoscerle a occhi chiusi; in questo modo sarà possibile acquisire la padronanza necessaria per agire d'istinto in modo corretto in situazioni dove occorre un intervento immediato. Le frequenze utilizzate negli esempi sono quelle tipiche di un equalizzatore grafico a 20 bande (l'ultima frequenza a 20 KHz potrebbe non risultare udibile per inadeguatezza del sistema audio del computer di cui si dispone o anche per deficienze del sistema uditivo, ricordiamo a questo proposito che http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60444 (14 di 17)14/09/2004 22.45.29

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l'orecchio umano in perfette condizioni non sempre riesce a percepire frequenze tanto elevate). Tabella 13.1. Frequenze di riferimento all'interno dello spettro udibile Sinusoide [f=31 Hz]

Sinusoide [f=44 Hz]

Sinusoide [f=62 Hz]

Sinusoide [f=88 Hz]

Sinusoide [f=125 Hz]

Sinusoide [f=176 Hz]

Sinusoide [f=250 Hz]

Sinusoide [f=350 Hz]

Sinusoide [f=500 Hz]

Sinusoide [f=700 Hz]

Sinusoide [f=1 KHz]

Sinusoide [f=1.4 KHz]

Sinusoide [f=2 KHz]

Sinusoide [f=2.8 KHz]

Sinusoide [f=4 KHz]

Sinusoide [f=5.6 KHz]

Sinusoide [f=8 KHz]

Sinusoide [f=11.3 KHz]

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Sinusoide [f=16 KHz]

Sinusoide [f=20 KHz]

[17]

Generalmente i mix che si fanno sono di tipo mono dunque ogni mix occupa una sola mandata ausiliaria. Qualche volta può capitare che un musicista richieda un mix stereo di fronte a lui utilizzando due monitor. [18]

Public Address: è il sistema di altoparlanti che vengono disposti ai lati di un palco. [19]

In effetti, raramente si ha il tempo di tarare tutti i monitor indipendentemente, più realisticamente si esegue la taratura una volta sola su un unico monitor e la si riproduce per tutti gli altri visto che di solito i monitor sono tutti uguali. Ovviamente per monitor diversi si eseguono tarature diverse.

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Capitolo 12. Operare nello studio di registrazione visto 2725 volte alle ore 14:11:05

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Interessante anche se le immagini sono troppo piccole, approfondirei la parte teorica. scritto da Hakec alle ore 14:22:59 Nel complesso non male,tuttavia la parte relativa al soundcheck mi sembra un po semplicistica oltre che ottimistica. scritto da roberto alle ore 12:20:25

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14.1. Introduzione 14.2. La catena di amplificazione 14.3. L'amplificatore 14.3.1. Potenza erogata 14.3.2. Curva di amplificazione 14.3.3. Distorsione da saturazione 14.3.4. Altre cause di distorsione 14.3.5. Risposta in frequenza di un amplificatore 14.3.6. Impedenza di ingresso e di uscita di un amplificatore 14.3.7. Caratteristiche degli ingressi 14.3.8. Caratteristiche delle uscite 14.4. DI Box

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14.1. Introduzione This work is licensed under a / Questo lavoro è sotto licenza [Creative Commons License]

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In questa sezione verrà esaminato il concetto dell'amplificazione in cui gli aspetti in gioco sono molteplici e cambiano a seconda delle circostanze. L'idea di base è che possiamo intervenire sulle grandezze che caratterizzano il segnale, come l'ampiezza o la potenza, e aumentarle (in questo consiste l'amplificazione) per realizzare i nostri scopi. E' importante però capire che non tutti i segnali si amplificano nello stesso modo e soprattutto che di volta in volta vi sono grandezze coinvolte e configurazioni diverse. Analizzando il percorso di un segnale dalla sorgente (per esempio un microfono) fino alla destinazione (per esempio un altoparlante) saremo in grado di capire le differenze tra le diverse situazioni.

14.2. La catena di amplificazione

vai

Un segnale elettrico generato a partire da una sorgente acustica, come un segnale proveniente da un microfono, deve essere correttamente amplificato prima di arrivare ai diffusori. Il percorso che il segnale compie viene chiamato catena di amplificazione e nella figura seguente ne viene proposto un esempio:

Una catena di amplificazione

In questo caso un microfono trasforma un segnale acustico in un segnale elettrico molto debole (concetto che tra breve verrà caratterizzato meglio) che entra in un preamplificatore. Questo ha la funzione di portare il segnale ad un livello tale da essere utilizzato e manipolato all'interno di una serie di circuiti, per esempio quelli che sono presenti all'interno di un mixer (equalizzatori, compressori ecc. che sono presenti nei canali). Il segnale elettrico proveniente dal microfono ha un'ampiezza molto bassa, che rende difficile la sua manipolazione dunque

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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 14. Amplificazione

il compito di un preamplificatore è quello di aumentare l'ampiezza del segnale ossia il suo voltaggio [L'elettricità] . La misura dell'amplificazione è data dal guadagno che esprime in dB il rapporto tra la tensione di uscita e la tensione di ingresso: Equazione 14.1. Guadagno di tensione di un amplificatore

Per esempio l'ampiezza media di un segnale generato da un microfono elettrodinamico è di 0.2 mV. Dopo il passaggio attraverso lo stadio di preamplificazione l'ampiezza diventa dell'ordine dei 200 mV. Questi sono solo valori indicativi che servono a capire l'azione del preamplificatore sul segnale. Una volta che il segnale è stato manipolato, viene spedito allo stadio di amplificazione vero e proprio. In questo caso l'ampiezza ha già il valore desiderato, quello che manca al segnale è la potenza per poter pilotare l'altoparlante. Per questo l'amplificatore finale è un amplificatore di potenza nel senso che aumenta la potenza del segnale; la misura di questo aumento è data dal guadagno che esprime in dB il rapporto tra la potenza di uscita e la potenza di ingresso: Equazione 14.2. Guadagno di potenza di un amplificatore

A questo punto il segnale ha tutte le caratteristiche necessarie per pilotare un altoparlante.

14.3. L'amplificatore

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Per una trattazione completa sui circuiti di amplificazione si rimanda a testi specializzati sull'argomento. In questa sede verranno descritti gli aspetti principali del funzionamento e le caratteristiche di interesse per la corretta messa a punto di un sistema di amplificazione audio. Senza preoccuparci della circuiteria impiegata per realizzare un amplificatore consideriamo questo come una scatola nera a cui viene applicato un segnale di ingresso e da cui otteniamo un segnale di uscita amplificato secondo i valori di guadagno appena descritti:

Amplificatori di tensione e di potenza

14.3.1. Potenza erogata

E' la potenza che l'amplificatore è in grado di fornire in uscita. Vengono presi in considerazione due valori. Uno medio detto potenza nominale che indica la potenza che l'amplificatore è in grado di fornire in modo costante. Uno istantaneo detto potenza di picco che indica la potenza che l'amplificatore è in grado di fornire in un tempo definito.

14.3.2. Curva di amplificazione

Descrive l'azione dell'amplificatore sul segnale di ingresso. La figura seguente mostra una possibile curva di amplificazione di un amplificatore di tensione:

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Curva di amplificazione

La figura mostra come una tensione di ingresso, per esempio di 50 mV venga restituita in uscita con un'ampiezza pari a 300 mV. Viene evidenziato anche il fatto che la tensione di ingresso non può superare il valore di 100 mV in quanto per valori superiori a questo, la tensione di uscita è costante e pari al valore indicato come Vmax .Naturalmente lo stesso discorso vale per tensioni negative, una tensione di 50 mvV viene amplificata ad un valore pari a -300 mV e un valore di ingresso inferiore a -100 mV manda in saturazione l'amplificatore restituendo un valore di ampiezza costante pari a -Vmin. La figura mostra anche la linea tratteggiata che indica la curva di guadagno unitario. Ciò significa che se un amplificatore ha una curva di amplificazione tale, la tensione di uscita è esattamente pari alla tensione di ingresso. La figura seguente mostra l'amplificazione di due segnali sinusoidali, uno con ampiezza compresa entro i limiti tollerati dall'amplificatore, l'altra con ampiezza che supera in alcuni punti tali valori introducendo una saturazione sul segnale:

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Segnale amplificato

Si vede come la seconda sinusoide venga amplificata, ma anche troncata da un certo valore di ampiezza in su.

14.3.3. Distorsione da saturazione

Vediamo questo cosa implica dal punto di vista del suono. Come abbiamo visto nella relativa sezione, un segnale sinusoidale contiene una sola frequenza [Sinusoide pura] , pari al numero di cicli che la sinusoide stessa compie in un secondo. Se consideriamo un segnale con delle transizioni più brusche, queste saranno descritte da altre frequenze, dunque un segnale che presenta brusche transizioni in tempo contiene un serie di frequenze. Più sono brusche le transizioni, più sono necessarie frequenze alte per riprodurle. A questo proposito ricordiamo che un'onda rettangolare presenta transizioni istantanee (si tratta di un'astrazione teorica che nella realtà non esiste in quanto le transizioni di ampiezza non possono mai avvenire in un tempo nullo). Per rappresentare un segnale di questo tipo occorrono infinite sinusoidi con frequenza via via crescente, dunque in sostanza occorrono infinite frequenze. Vediamo allora che troncando la cima della sinusoide, l'amplificatore impone al segnale delle transizioni non contenute nel segnale originario. Questo genera nuove frequenze anch'esse non presenti nel segnale originario e questo origina la distorsione. Dunque a meno che non si ricerchi volutamente la distorsione http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60443 (6 di 14)14/09/2004 22.45.47

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come effetto, la tensione di ingresso deve essere sempre entro i limiti indicati nelle specifiche dell'amplificatore riguardo il segnale di ingresso.

14.3.4. Altre cause di distorsione

Un amplificatore può introdurre altre distorsioni di cui citiamo le più vistose e le loro cause. I componenti attivi, in particolare i semiconduttori, producono un rumore dovuto al rumore termico ossia al movimento casuale di elettroni al loro interno [Rumore termico] . Se l'amplificatore presenta più canali di ingresso, questo possono interferire l'uno con l'altro a causa dell'induzione elettromagnetica che si genera tra componenti elettronici molto vicini. Un altro tipo di distorsione è la distorsione da intermodulazione ossia l'interferenza di due frequenze contenute nel segnale di ingresso che generano, attraverso l'azione dell'amplificatore, nuove frequenze indesiderate. In ultimo citiamo la distorsione di fase. Questa come è intuibile dal nome viene generata dall'amplificatore quando restituisce in uscita una frequenza contenuta nel segnale di ingresso sfasata rispetto a questa. Maggiore è lo sfasamento, maggiore è la distorsione introdotta.

14.3.5. Risposta in frequenza di un amplificatore

Come per altri componenti destinati ad essere utilizzati nel campo dell'audio, anche per un amplificatore viene fornita una risposta in frequenza attraverso la quale possiamo giudicare circa la qualità dello stesso. Quello che vorremmo da un amplificatore è che resituisse la banda del segnale che mandiamo in ingresso senza alterazioni ossia vorremmo un andamento piatto su tutta la banda di frequenze che ci interessa. Per esempio un amplificatore per impianti casalinghi lavora su tutte le frequenze udibili dunque vorremmo un andamento della risposta in ampiezza 20 piatto [ ] dai 20 Hz ai 20 KHz e anche una risposta in fase costante:

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Riposta di ampiezza e fase di un amplificatore

14.3.6. Impedenza di ingresso e di uscita di un amplificatore

Le impedenze di ingresso e di uscita sono tipiche di ogni circuito che presenta uno stadio di ingresso e uno di uscita. In questa sede ciò che ci interessa evidenziare è che i valori di queste impedenze possono essere fissati in fase di progetto a seconda delle finalità del circuito. La figura seguente mostra un circuito generico evidenziando la sua impedenza di ingresso e quella di uscita:

Impedenze di ingresso e di uscita di un circuito

Come si vede l'impedenza di ingresso è l'impedenza che si misura dall'esterno sui morsetti di ingresso mentre quella di uscita è quella misurata sui morsetti di uscita. http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60443 (8 di 14)14/09/2004 22.45.47

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14.3.7. Caratteristiche degli ingressi

Come detto il segnale di ingresso a un amplificatore non deve eccedere i valori indicati dal costruttore. D'altro canto quando il segnale di ingresso ha un'ampiezza molto bassa come nel caso di un segnale microfonico occorre fare in modo che il segnale si degradi il meno possibile arrivando al preamplificatore. Per schematizzare la situazione facciamo riferimento al circuito seguente:

Amplificazione di un microfono. Circuito equivalente.

Il circuito mostra un microfono, schematizzato come un generatore di tensione, con la sua resistenza interna che viene collegato ad un amplificatore di cui viene mostrata l'impedenza di ingresso. Chiamando I la corrente che scorre nel circuito e VA la tensione misurata tra il microfono e l'ingresso all'amplificatore avremo che il circuito sarà decritto dalle seguenti equazioni: Equazione 14.3. Analisi dello stadio di ingresso di un circuito

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Ricapitolando, E è la piccola tensione che genera il microfono e VA è la tensione che arriva all'ingresso dell'amplificatore. Se ora supponiamo che Zin sia molto maggiore di ri (in simboli Zin >> ri), ossia che l'impedenza di ingresso dell'amplificatore sia molto maggiore dell'impedenza interna del microfono, avremo che nella somma (ri + Zin) sarà possibile trascurare ri ripetto a Zin ossia: Si vede allora che in questo modo (ponendo Zin>>ri) si riesce a trasferire all'ingresso dell'amplificatore praticamente tutta la tensione generata dal microfono. Se così non fosse avremmo sempre VA