Programmazione musicale e home recording Giuseppe Salvadori 18 ottobre 2015 Programmazione musicale e home recording 1. Il suono 2. Il microfono 3. La ripresa microfonica 4. La catena di registrazione 5. Il MIDI 6. Digital Audio Workstation 1.IL SUONO • Natura dell’onda sonora • L’orecchio • Psicoacustica – la percezione uditiva Natura dell’onda sonora Un corpo vibrante a contatto con l’aria genera onde sonore. È la variazione periodica di uno stato di equilibrio, la pressione atmosferica. L’aumento della pressione si definisce compressione. La diminuzione della pressione rarefazione. Una forma d’onda è la rappresentazione del livello di pressione sonora. Le grandezze in gioco sono: • Ampiezza • Frequenza • Velocità • Lunghezza d’onda • Fase • Contenuto armonico • Inviluppo L’ampiezza è la differenza tra i livelli di picco. La frequenza è la velocità con cui un corpo vibrante o un generatore di suono concludono un periodo in un dato tempo (Hertz = cicli/s). La velocità misura quanto velocemente le variazioni di pressione sonora si spostano nello spazio — la velocità del suono è di 344 m/s nell’aria. La lunghezza d’onda è lo spazio coperto da un periodo. La fase è la frazione di periodo trascorsa rispetto a un tempo fissato; viene misurata attraverso un angolo, detto angolo di fase, quindi in gradi (°) Sommando due forme d’onda di uguale frequenza, forma, ampiezza e perfettamente in fase (0°+0°, 90°+90°,…) = forma d’onda con uguale frequenza, forma e fase ma di ampiezza doppia. Sommando due forme d’onda di uguale frequenza, forma e ampiezza ma in controfase (0°+180°, 90°+270°,…) = forma d’onda nulla. somma algebrica di onde sinusoidali in fase, in controfase, sfasate di 90° Il contenuto armonico di un suono è uno degli elementi che ci permette di distinguerne il timbro. Un’onda periodica, che non sia una sinusoide pura, è composta da una frequenza fondamentale e da frequenze parziali (ipertoni) di ampiezza variabile: se multiple della fondamentale sono dette armoniche. Clarinetto Tromba Gli armonici pari (2f, 4f, 6f,….) > timbro corale o cantante Gli armonici dispari (3f, 5f, 7f,…) > timbro stoppato o mascherato È importante considerare la risposta in frequenza dell’attrezzatura che utilizziamo perché influisce sul timbro della sorgente, quindi sul suo contenuto armonico. Nella distinzione di un suono l’orecchio è sensibile, oltre che al timbro, all’inviluppo, ovvero la variazione d’intensità nel tempo ADSR – Attack, Sustain, Decay, Release Il Decibel (dB) L’orecchio umano percepisce differenze di pressione sonora su una scala di valori di 13 10 =10.000.000.000.000:1 In decibel misuriamo il LIVELLO DI PRESSIONE SONORA (SPL – Sound Pressure Level) Il decibel (decimo di Bel) rappresenta il logaritmo del rapporto tra due grandezze omogenee (che hanno la stessa unità di misura) > numero adimensionale 1Kg+1Kg=2Kg 10:1 = 1Bel = 10dB A=10B B=10C A=20C 100:1 = 2Bel = 20dB 0 dBSPL > soglia di udibilità A=100C 1000:1 = 3Bel = 30dB 140 dBSPL > soglia del dolore L’orecchio e la percezione uditiva Orecchio esterno: • padiglione auricolare canale auricolare • timpano • Orecchio medio: • • • timpano martello, incudine, staffa tromba di Eustachio Orecchio interno: • • • circuito osseo coclea labirinto L’orecchio è un trasduttore non lineare, in frequenza e ampiezza. Persino la percezione dell’intonazione può variare fino al 10% Curve di Fletcher e Munson Il mascheramento si manifesta quando due segnali di timbro e intonazione simile ma di diversa intensità raggiungono l’orecchio: viene percepito solo il più intenso. L’orecchio è sensibile a: • differenze di intensità • differenze di tempi di arrivo • differenze di timbro tra sx e dx, e il cervello interpreta queste informazioni per dare la percezione del posizionamento della sorgente e dello spazio in cui si trova. 2.IL MICROFONO Il microfono È il primo dispositivo nella catena di registrazione. È un trasduttore meccano-elettrico. La qualità della registrazione dipende da variabili esterne 1. Qualità della sorgente 2. Corretta collocazione dei microfoni 3. Acustica dell’ambiente (sia della stanza di ripresa che della regia) e da variabili interne 1. Design e qualità costruttiva del microfono 2. Design e qualità costruttiva degli altri dispositivi coinvolti (preamplificatore, convertitore, monitor) Costruzione del microfono Due tipi di design: 1.Dinamico A.a bobina mobile B.a nastro 2.Condensatore 1.A – Microfono a bobina mobile Il suo componente più importante è il diaframma, una sottile membrana di mylar (0.2/0,3 decimi di mm), che viene sollecitata dalle onde di pressione sonora. Il diaframma è connesso a un avvolgimento di filo conduttore (rame), sospeso all’interno di un magnete permanente. Quando un’onda sonora raggiunge il diaframma, la bobina si muove di conseguenza, in modo direttamente proporzionale ad ampiezza e frequenza dell’onda. Muovendosi dentro il campo magnetico, grazie al fenomeno dell’induzione elettromagnetica, ai capi dell’avvolgimento si genera un segnale elettrico di ampiezza e frequenza proporzionali all’onda sonora. 1.B – Microfono a nastro È analogo al microfono a bobina mobile, ma di diversa costruzione: è composto da un nastro ondulato di alluminio sospeso in un magnete 2.Microfono a condensatore Il microfono a condensatore è basato su un principio elettrostatico. Il condensatore è un dispositivo elettronico capace di immagazzinare una carica. Nel microfono sono poste due sottili lamine (armature), una fissa e l’altra mobile, che compongono il condensatore. La capacità del condensatore è data dalla superficie delle lamine, dal tipo di dielettrico (l’aria) e dalla distanza tra le armature. Il condensatore viene caricato da una tensione di polarizzazione continua (phantom power, 48V). Quando un’onda di pressione sonora colpisce l’armatura mobile, varia la distanza tra le armature e quindi la capacità del condensatore: la variazione della tensione in uscita è proporzionale per ampiezza e frequenza all’onda sonora incidente. I microfoni a condensatore necessitano di un amplificatore: o a transistor o a valvole. Sono di solito più sensibili perché il condensatore è un sistema più leggero rispetto alla bobina mobile. Caratteristiche del microfono • Risposta direzionale, ovvero differenza di sensibilità per i diversi angoli di incidenza del suono rispetto all’asse frontale. Il diagramma polare è il grafico che la descrive. omnidirezionale cardioide bidirezionale/figura a 8 • Risposta in frequenza: la curva di risposta in frequenza rappresenta la sensibilità del microfono relativamente allo spettro sonoro. Altri parametri da valutare: • Sensibilità (Sensitivity) • Rumore equivalente (Equivalent noise level) • Rapporto segnale/rumore (S/N ratio) • Distorsione (Total Harmonic Distorsion, THD%) 3.LA RIPRESA MICROFONICA 1. Ripresa di prossimità 2. Ripresa distanziata 3. Ripresa d’ambiente 1.Ripresa di prossimità Tra i 5 e i 30 cm dalla sorgente. • presenza del suono • esclusione dell’ambiente • riduzione dei rientri • se troppo ravvicinata > timbro parziale Il rientro è la ripresa di un segnale indiretto e indesiderato (ambiente, altro strumento); si può limitare utilizzando microfoni più direzionali, avvicinando il microfono alla sorgente se possibile, schermando il microfono (pannelli, coperte…) oppure allontanando la sorgente indesiderata. 2.Ripresa distanziata Indicativamente da 80cm/1m, ma proporzionale alla dimensione della sorgente. • Bilanciamento tonale naturale • Coinvolgimento dell’ambiente circostante 3.Ripresa d’ambiente Si applica per riprendere prevalentemente l’ambiente circostante alla sorgente sonora: • Riverberazione naturale • Pubblico • Presa diretta per cinema, televisione, postproduzione In aggiunta si usano quasi sempre anche dei microfoni d’accento (spot mic) di prossimità o distanziati Tecniche di ripresa stereofonica Utilizzando opportunamente due microfoni nella stessa ripresa posso ricreare un’immagine stereofonica. L’orecchio umano percepisce le differenze di ampiezza, frequenza e fase e le trasforma in informazioni di spazialità, dimensione e posizione della sorgente. 1. A microfoni coincidenti 2. A microfoni quasi coincidenti 3. A microfoni spaziati Per una resa ottimale i microfoni devono essere dello stesso modello, meglio ancora se matched pair, così come il resto della catena di registrazione 1.A microfoni coincidenti Le capsule non hanno differenza di fase, le differenze tra i due microfoni sono di ampiezza e frequenza La più conosciuta è la TECNICA XY • 2x microfoni cardioidi a divergenti di 90° • immagine stereofonica coerente • ottimo fuoco al centro • ottima monocompatibilità TECNICA BLUMLEIN • 2x microfoni bidirezionali incrociati di 90° • immagine stereofonica coerente • immagine centrale più sfocata rispetto a XY • buon rapporto segnale diretto/ambiente • ambiente invertito rispetto alla sorgente (meglio non utilizzarla per sorgenti troppo ampie) TECNICA MID-SIDE • 1 cardioide + 1 bidirezionale • in realtà è una doppia ripresa monofonica • immagine stereofonica variabile a posteriori, posso gestire segnale diretto e ambiente separatamente • è necessaria una matrice per la decodifica, oppure l’utilizzo di tre canali MID SIDE SIDE copia cardioide fig 8 fig 8 Invertito di fase 180° 2.A microfoni quasi coincidenti Le capsule sono lontane circa 20cm – ampiezza, frequenza e fase diverse TECNICHE ORTF e NOS • 2x microfoni cardioidi • immagini centrali più sfocate • immagine stereofonica molto ampia TECNICA FAULKNER • 2x bidirezionali • su sorgenti ampie tende a riportare un’immagine molto stretta • su piccole sorgenti il rapporto segnale diretto/ ambiente è sfavorevole TECNICA OSS (Optimal Stereo Signal) • 2x omnidirezionali • è una tecnica quasi binaurale • molto efficace per l’ascolto in cuffia Tecnica OSS TECNICA BINAURALE • 2x omnidirezionali nella testa di un manichino • molto realistica • molto efficace per l’ascolto in cuffia 2.A microfoni spaziati Le capsule sono lontane tra di loro indicativamente il triplo della distanza dalla sorgente TECNICA AB • 2x microfoni cardioidi/omni/bidirezionali • immagine stereofonica molto ampia DECCA TREE È un’evoluzione della tecnica AB Se la sorgente è molto ampia, come un’orchestra o un coro, si rende necessario l’utilizzo di un terzo microfono per focalizzare l’immagine centrale • 3x microfoni omnidirezionali • immagine stereofonica ampia • controllo dell’immagine centrale 1,5m 2m TECNICHE SURROUND • Surround Decca tree • Double MS • Fukada tree • Hamasaki square • IRT cross 4.LA CATENA DI REGISTRAZIONE Il preamplificatore microfonico È un amplificatore di segnale a cui si connette il microfono. È necessario per innalzare il segnale microfonico a livello di linea, meno soggetto a interferenze e più adatto per essere trattato dagli altri processori di segnale che lo seguono. Hanno caratteristiche sonore peculiari, diversa risposta in frequenza e provocano una distorsione armonica, quindi influiscono in maniera decisiva sulla sonorità finale. Controlli: • Gain – Guadagno (dB) • Phase invert – Pol – Inversione di fase Ø • Pad – Attenuatore (-10dB, -20dB,..) • HPF – Filtro passa-alto (50Hz, 75Hz,…) • (Output) • Phantom power +48V La DI Box Direct Injection Box Viene utilizzata per: abbassare l’impedenza di uno strumento musicale elettrico (chitarra, basso, strumenti acustici elettrificati,…) e portarne il segnale a livello microfonico (>preamp microfonico) bilanciare un segnale sbilanciato isolare elettricamente il percorso del segnale, evitando un ground loop Controlli: • Pad – Attenuatore • Ground Lift • Connettore THRU o LINK I processori di dinamica e gli equalizzatori Servono rispettivamente a modificare inviluppo e timbro del suono. Processori di dinamica: compressore, limiter, expander, gate Equalizzatori: grafici, parametrici (peak, shelving, Baxandall), filtri Il convertitore AD/DA È un dispositivo che converte il segnale elettrico in segnale digitale, e viceversa, attraverso un sistema di campionamento e quantizzazione. Frequenza di campionamento: numero di misurazioni del segnale analogico prese in un secondo. Quantizzazione: processo per cui il segnale viene trasformato in una parola binaria (BIT, binary digit) durante il tempo di campionamento. Maggiori sono il numero di bit utilizzati e più alta è la frequenza di campionamento, migliore è l’accuratezza nella conversione. La codifica dei dati più comunemente utilizzata nel campionamento è la PCM (Pulse Code Modulation – Modulazione a codice d’impulso) I file Wave (.WAV) o AIFF (.AIF o .AIFF) sono file PCM CD Audio – PCM 44.1kHz, 16bit DVD Audio – PCM fino a 192kHz, 24 bit SACD – DSD (Direct Stream Digital - Pulse Density Modulation) 2,8MHz, 1bit Connettori XLR – connessioni bilanciate (BAL) microfoniche e di linea, mono JACK TRS 1/4”– connessioni bilanciate di linea, mono – connessioni sbilanciate (UNBAL) di linea, stereo – connessioni di potenza, stereo JACK TS 1/4”– connessioni sbilanciate di linea, mono – connessioni strumenti Hi-Z RCA – connessioni sbilanciate di linea consumer, mono – connessioni digitali S/PDIF, stereo JACK TRS 1/8” – connessioni sbilanciate linea, stereo consumer – connessioni cuffie, stereo, consumer DIN 5 poli – cavo MIDI 5.IL MIDI Il MIDI MIDI – Musical Instrument Digital Interface È un sistema standard per la comunicazione tra strumenti musicali elettronici e computer, composto da un linguaggio informatico proprietario e da un’interfaccia fisica che permette il collegamento tra dispositivi compatibili. NON è audio digitale, ma un linguaggio informatico che controlla dispositivi che generano audio (e non solo). Attraverso dei software dedicati (sequencer) si possono registrare, modificare e riprodurre performance sottoforma di sequenze MIDI. Supporta 16 canali, ovvero un singolo messaggio MIDI può controllare 16 diversi moduli sonori. La parte per noi più interessante di un messaggio MIDI è il channel message, che può essere di due tipi: CHANNEL MODE I sintetizzatori ed altri strumenti elettronici contengono diversi elementi di generazione del suono chiamati "voices". L'assegnamento delle voices è il processo algoritmico di instradare i note On/Off data dai messaggi MIDI in arrivo alle voices stesse, in modo che le note siano correttamente suonate. Sono disponibili quattro Mode messages per definire le relazioni tra i sedici canali MIDI e i voice assignment dello strumento. Le quattro modalità sono determinate dalle proprietà Omni (On/Off), Poly and Mono. Poly e Mono sono esclusive (polifonia O monofonia). Omni ON abilita il ricevitore a ricevere messaggi su tutti le voices. Omni OFF, limita il ricevitore a ricevere messaggi solo sulla voice indicata. CHANNEL VOICE Tra gli altri includono Note On, Note Off, program change, control change, pitchbend, channel aftertouch e polyphonic key pressure. I METADATA forniscono invece altre importanti informazioni come il metro musicale, il tempo metronomico, la tonalità, il nome della traccia, il testo della canzone.