Programmazione musicale e Home recording

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.