Digitalizzazione

DIGITALIZZAZIONE
La digitalizzazione è il processo di
conversione di un segnale dal mondo
analogico a quello digitale.
Una volta digitalizzato il segnale verrà
descritto mediante una serie di 0 e 1, i
simboli del codice binario utilizzato dai
computer.
SEGNALE ANALOGICO
Un corpo che vibra crea delle onde
di pressione che si propagano nell'aria.
Se
queste onde raggiungono
un
microfono faranno muovere la sua
membrana
generando
un
segnale
elettrico che riproduce la variazione di
pressione che ha investito il microfono.
SEGNALE ANALOGICO
Il segnale elettrico in uscita dal
microfono ha un andamento analogo a
quello dalla pressione che lo ha
generato
e
viene
quindi
detto
“analogico”.
I
segnali
analogici
hanno
la
caratteristica di poter assumere tutti i
valori intermedi all'interno di un dato
intervallo e vengono quindi detti
“continui”.
SEGNALE DIGITALE
Il segnale digitale invece non è
continuo e quindi in un intervallo
dato può assumere solamente alcuni
valori particolari.
È quindi detto discreto o quantizzato.
CONVERTITORE AD
Un segnale che viene da un
microfono
o
da
un
qualsiasi
dispositivo analogico è continuo e per
essere utilizzato da un computer
deve essere convertito in digitale.
Per fare questo si usa uno strumento
chiamato
convertitore
A/D
(da
Analogico a Digitale).
CONVERTITORE DA
Quando un segnale viene da un
dispositivo digitale deve essere
riportato in analogico prima di essere
mandato a un qualsiasi dispositivo
analogico, come per esempio gli
speaker.
Usiamo
in
questo
convertitore D/A (da
Analogico).
caso
Digitale
un
ad
CONVERTITORI AD/DA
Per lavorare abbiamo quindi
bisogno di entrambi i convertitori AD
e DA.
Una scheda audio non professionale
contiene già entrambi i convertitori
mentre in ambiente professionale è
comune trovare il convertitore AD
separato da quello DA.
CAMPIONAMENTO
Quando mandiamo un segnale
analogico a un convertitore questo
misura l'intensità del segnale a
intervalli di tempo prestabiliti.
CAMPIONAMENTO
Una
singola
prende il nome di
sample, in inglese.
misurazione
campione o
Il campionamento è la tecnica con la
quale si estraggono dei campioni per
rappresentare
un
determinato
insieme di dati (come un segnale).
La frequenza di campionamento o
sample rate, in inglese, ci indica
quanti campioni vengono presi ogni
secondo.
CAMPIONAMENTO
L'insieme dei campioni messi
uno
dopo
l'altro
permette
di
ricostruire l'onda da cui questi
provengono, come un insieme di
fotografie prese a breve distanza
l'una dall'altra ricreano l'impressione
di movimento.
CAMPIONAMENTO
Il segnale digitale non è quindi
continuo
ma
è
discreto,
o
quantizzato, e l'onda che viene
ricostruita è un'approssimazione del
segnale analogico.
Più i campioni sono vicini tra loro e
più il campionamento sarà vicino al
segnale originale.
TEOREMA DI NYQUIST
Qual
è
la
frequenza
campionamento da usare?
di
Il teorema di Nyquist ci dice che per
campionare un suono sono necessari
almeno due campioni per ogni ciclo
della sua frequenza più alta.
La frequenza da utilizzare deve
quindi essere almeno il doppio della
frequenza più alta che vogliamo
acquisire.
t
Harry Nyquist
ALIASING
Alias
Se cerchiamo di campionare un
suono con una frequenza più alta
della metà della frequenza di
campionamento
avviene
un
fenomeno chiamato Aliasing, per il
quale vengono create delle frequenze
non presenti nel segnale in ingresso,
dette Alias.
Campionamento
Frequenza in ingresso
ALIASING
Per evitare che si verifichi il
fenomeno dell'Aliasing si usa un filtro
chiamato filtro Anti-Aliasing.
Questo filtro è un passa basso ed
evita che le frequenza oltre un certo
valore arrivino al convertitore.
44.100
L'uomo è in grado di sentire
suoni con frequenza compresa tra i
20Hz e i 20KHz.
Secondo il teorema di Nyquist la
frequenza di campionamento minima
da usare è 40.000Hz.
I normali convertitori commerciali
utilizzano
una
frequenza
di
campionamento di 44.100Hz, invece
che
40.000Hz,
per
motivi
di
compatibilità con le tecnologie video.
CD DVD
La
frequenza
di
campionamento standard per il CD è
di 44.100Hz.
In fase di sviluppo del CD questa è
stata una soluzione intermedia tra
qualità e capienza, poiché una qualità
più elevata avrebbe ridotto il tempo
disponibile sul disco.
CD DVD
La
frequenza
di
campionamento standard per il DVD
è di 48.000Hz.
Il DVD ha maggiore capienza rispetto
al CD e può quindi contenere audio di
qualità più elevata.
SAMPLE RATE
Le
frequenze
campionamento più diffuse sono:
-
44.100 Hz
48.000 Hz
88.200 Hz
96.000 Hz
176.400 Hz
192.000 Hz
di
SAMPLE RATE
Qualunque sia la frequenza di
campionamento usata in fase di
lavorazione, il prodotto finale dovrà
avere
una
frequenza
di
campionamento compatibile con il
supporto su cui andrà:
CD: 44.100 Hz
DVD: 48.000 Hz
SAMPLE RATE
La
frequenza
di
campionamento da usare dipende dal
tipo di lavorazione:
- Se la lavorazione (missaggio) viene
svolta completamente all'interno del
computer (ITB - In The Box) è meglio
utilizzare
la
frequenza
di
campionamento del supporto o suoi
multipli
- Se la lavorazione avviene su un
mixer analogico (OTB – On The
Board)
è
meglio
utilizzare
la
frequenza di campionamento più alta
che il sistema dispone.
BIT DEPTH
Il
valore
di
bit
depth
(profondità in bit) scelto per il
campionamento influenza la massima
dinamica che un convertitore può
catturare.
Maggiore il numero di bit, maggiore
la dinamica.
BIT DEPTH
Il termine “bit” è una crasi
dell'inglese Binary Digit che significa
“numeri binari” ed indica il numero di
cifre che compongono un numero.
Con 3 bit, ad esempio, indichiamo un
numero in codice binario composto
da tre cifre.
BIT DEPTH
Le combinazioni che un numero
di bit può fornire sono date da:
n
2
Dove n è il numero dei bit usati.
BIT DEPTH
16 bit danno 16.536 combinazioni
24
bit
combinazioni
danno
16.77.7216
BIT DEPTH
Per come sono programmati i
convertitori, solitamente ad ogni bit
utilizzato
corrispondono
6dB
di
dinamica.
16 bit forniscono quindi 96dB (16x6)
di dinamica, mentre 24 bit ne danno
144dB (24x6).
BIT DEPTH
Sia i CD che i DVD utilizzano
come risoluzione standard 16 bit.
CD=44.100Hz 16 bit
DVD=48.000Hz 16 bit
BIT DEPTH
Utilizzare 24 o 32 bit in fase di
registrazione è utile per avere
maggior dinamica da sfruttare come
headroom “artificiale”.
BIT DEPTH
Sappiamo che i convertitori non
ci consentono di superare lo 0dBFS,
quindi per creare una headroom
“artificiale” durante la registrazione
prenderò come riferimento un valore
più basso.
Visto che il prodotto finale sarà a 16
bit, possiamo utilizzare ulteriori 8 bit
come
headroom
impostando
le
sessioni a 24 bit.
BIT DEPTH
Quando
registriamo
in
analogico cerchiamo di portare il
segnale il più vicino possibile allo 0dB
analogico (+4dBu), mentre quando
registriamo in digitale devo tenere il
segnale sotto lo 0dBFS, all'incirca a
-18/-20dBFS.
+4dBu=-18/-20dBFS
DITHER
Ogni volta che passiamo da un
bit più alto a uno più basso, ad
esempio da 24 a 16, riduciamo la
gamma dinamica disponibile.
Questa
riduzione
causa
delle
distorsioni che possono diventare
evidenti.
Per ridurre la percezione
distorsioni utilizziamo il Dither.
delle
DITHER
Il Dither introduce del rumore,
una sorta di rumore di fondo, che
serve per mascherare le distorsioni
create dalla diminuzione dei bit.
Il volume del rumore introdotto è
molto basso, nell'ordine dei -70db,
nel passaggio a 16bit, o anche meno,
passando a bit più alti di 16.
NOISE SHAPING
Per
rendere
il
rumore
introdotto
dal
dither
meno
percepibile, su usa una tecnica
chiamata
“noise
shaping”,
che
letteralmente significa “dare una
forma al rumore”.
Sfruttando ben noti aspetti di
psicoacustica,
il
noise
shaping
equalizza il rumore enfatizzandolo le
bande nelle quali l'orecchio è meno
sensibile.
Questo permette di avere l'effetto
ricercato dal dither ma riducendone
la sua percezione.
NOISE SHAPING
Alla fine di un progetto, se Il
file che esportiamo deve subire
ulteriori lavorazioni, es. mastering, è
meglio esportarlo senza ridurre il
numero di bit.
In caso contrario possiamo esportarlo
a 16bit, inserendo un plug-in di
dither.
NOISE SHAPING
I plug-in di dither e noise
shaping vanno utilizzati solo quando
si passa da un numero di bit più alto
ad uno più basso e devono essere
messi una sola volta in tutto il
processo produttivo e come ultimi
sulla traccia master.