Il mantenimento della qualità Audio in installazioni Broadcast

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1 Il mantenimento della qualità Audio in installazioni Broadcast

2 Considerazioni generali di sistema Ciò che caratterizza una emittente radiofonica è: la sua programmazione il suo Sound che dipende da il sistema di alta frequenza il sistema di bassa frequenza

3 Considerazioni generali di sistema Il processing audio è di successo quando: aumenta la loudness migliora la consistenza controlla il livello di modulazione di picco dando all ascoltatore una sensazione di naturalezza e di realismo. Per un processing audio di successo tutto inizia dalla fonte!

4 Schema di un sistema broadcast SORGENTI Microfono Telefono Codec CD File audio... GESTIONE e DISTRIB. Mixer Matrici Distributori Cavi connettori... MESSA IN ONDA Processore Multiplexer... Il segnale transita dalla sorgente fino alla messa in onda subendo innumerevoli elaborazioni elettriche ATTENZIONE AI LIVELLI!!!!

5 La dinamica

6 I livelli di riferimento Errata regolazione dei livelli CLIPPING +18dBu Professional +4dBu Consumer -10dBu REF LEVEL Micro -60dBu NOISE FLOOR SORGENTI GESTIONE E DISTRIBUZIONE MESSA IN ONDA

7 Headroom / Clipping CLIPPING +18dBu Professional +4dBu Headroom Consumer -10dBu REF LEVEL Micro -60dBu NOISE FLOOR SORGENTI GESTIONE E DISTRIBUZIONE MESSA IN ONDA

8 Regolazione dei livelli 1. Aumentare il guadagno d ingresso in modo da ottimizzare il rapporto Segnale/Rumore (un cattivo segnale all origine può difficilmente essere migliorato) 2. Evitare il clipping di segnale (ogni saturazione degli stadi di ingresso porteranno a una degenerazione del segnale nel processore di messa in onda). 3. Lavorare il più possibile attorno al livello di riferimento del sistema.

9 Metering PPM Misura approssimata del valore di picco. VU Meter Misura approssimata del valore medio RMS

10 Connessioni Linee sbilanciate / consumer Linee bilanciate / professionali Usare sempre linee bilanciate e cavi di buona qualità!

11 Connessioni Quale è il miglior cavo analogico? Cavo bilanciato (coppia) Bassa capacità (migliore banda passante e tratte più lunghe) Bassa resistenza Bassa diafonia tra le coppie Buona schermatura Regolarità della twistatura

12 Digitale A/D Il grande vantaggio del passaggio al digitale in applicazioni broadcast è che una volta convertito in digitale un segnale è molto meno soggetto a degradazioni. MA!!!

13 Digitale A/D Le stesse considerazioni su Headroom / Clipping fatte per i sistemi analogici sono applicabili anche per i sistemi digitali. Sono immuni da problemi di headroom i sistemi digitali in virgola mobile. Questo non è applicabile ai sistemi di distribuzione dei segnali digitali

14 1. Il clipping nel digitale Fs Una cattiva regolazione del guadagno analogico precedente il convertitore A/D provoca catastrofici effetti di squadramento della forma d onda (distorsione). Mai andare sul rosso sul meter di un ADC 0dBFs non è 0dBu

15 2. Frequenza di Campionamento La scelta della frequenza di campionamento dipende dalla banda del segnale da trattare, con opportuni accorgimenti nel broadcast radiofonico è sufficiente Fs = 32 khz. Attenzione al Sample Rating Converting.

16 3. Troncamento e Dither Parole di 24 bit A/D Parole di 16 bit Troncamento Nel passaggio da 24 a 16 bit si ha il troncamento degli 8 bit meno significativi, il che comporta perdita di informazione. Il Dither aiuta a limitare l errore dovuto al troncamento. Se possibile evitare il troncamento.

17 4. Jitter Errore della base dei tempi dovuto a: instabilità dell elettronica cattive linee di connessione in digitale Causa perdita di sincronizzazione, quindi perdita di audio e/o rumore impulsivo. Un cavo analogico non va sempre bene per segnali digitali (distanza critica 3-5 mt).

18 Le connessioni nel digitale S/PDIF consumer - Linea sbilanciata RCA AES-3 professionale - Linea bilanciata XLR 110 Ohm AES-3id professionale - Linea sbilanciata BNC 75 Ohm

19 La scelta del cavo AES/EBU Dipende da: tipo di segnale (DAT, CD, DVD ) distanza da coprire Usare sempre cavi digitali AES/EBU.

20 Considerazioni generali: Schede audio Cosa si chiede a una scheda audio per applicazioni broadcast professionali? I/O bilanciati Buoni convertitori A/D e D/A I/O digitale (S/PDIF o AES/EBU) Compatibilità con Sistemi Operativi PC Se serve solo un I/O stereo PUC è ideale!

21 Considerazioni generali: Architettura di sistema Classico sistema a matrice centralizzata, sia analogico che digitale

22 Considerazioni generali: Architettura di sistema Struttura modulare: Core DSP e Console separati, solo con il digitale

23 Considerazioni generali: Architettura di sistema Audio Classico sistema a matrice distribuita, solo con l ultima generazione del digitale!!! Dati

24 Considerazioni generali: Architettura di sistema Audio Classico sistema a matrice distribuita (es. di flessibilità di Studer OA3000) Dati

25 Algoritmi di codifica

26 Comparazione tra gli algoritmi Bit-Rate Banda Passante Freq. di camp. G kbit/s in mono 7,5 khz 16 khz G kbit/s in mono 3,4 khz 8 khz Latenza Compatibilità Qualità (= trasparenza) < 40 msec Standard Banda < 7,5 khz < 40 msec Standard Banda < 3,4 khz Pro / Contro + compatibilità - qualità -+ latenza MPEG1 MPEG2 MPEG4 APT-X Real, WMA, mp3pro (*) kbit/s in stereo fino a 20 khz khz kbit/s in stereo fino a 20 khz 8-96 khz 6 kbit/s mono fino a 576 kbit/s stereo fino a 20 khz khz < 128 kbit/s in stereo fino a 20 khz msec IMUX standard J.52 FlashCast Mayah offre ampia comp. su ISND < 150 msec IMUX standard J.52 Layer 256 / 384 kbit/s Per applicazioni a basso bit rate kbit/s + qualità ++ riduzione costi - cascading -- latenza FlashCast Mayah offre ampia comp. su ISND < 10 msec Proprietario Trasparente ++ latenza + cascading -+ bit rate -+ costi Variabile (3 4 sec di buffer) Proprietario (richiedono Plug-In) Variabile Non per applicazioni broadcast Solo Internet (*) disponibili solo in versione software

27 Uso degli algoritmi nel broadcast Requisito latenza Vantaggi / Svantaggi con MPEG Monitoraggio < 30 msec + limitati costi di esercizio - manca n-1 - costi di implementazione n-1 Intervista < 100 msec + limitati costi di esercizio - latenza a volte eccessiva Reportage con ritorno in studio < 100 msec + limitati costi di esercizio - richiede codec asimmetrico Distribuzione >> 100 msec + limitati costi di esercizio + qualità - cascading Contribuzione >> 100 msec + limitati costi di esercizio + qualità - cascading Emissione >> 100 msec + banda passante + qualità Algoritmo alternativo Lineare, apt-x Lineare, apt-x G.722 a 7kHz qualità troppo bassa Lineare, apt-x G.722 a 7kHz adatta per il ritorno Lineare, Enhanced-apt-X Lineare, Enhanced-apt-X Algoritmo consigliato apt-x AAC-LowDelay AAC-LowDelay apt-x apt-x AAC Plus Non usare aloritmi lossy in cascata ( se possibile) Attenzione: anche il processing di messa in onda può modificare il bilanciamento spettrale

28 SBR (Side Band Replication): Cos è? Come funziona? 95% della banda disponibile per la codifica classica 5% della banda per informazioni SBR Ad es.: kbit/s = banda passante 7 khz mp3pro (mp3+sbr) 60kbit/s MP3 + 4kbit/s SBR = banda passante circa 20 khz NOTA: Side Band Replication può essere applicato ad ogni algoritmo esistente Ad es: mp3pro (per internet) aacplus (per broadcast) Vantaggi / Svantaggi della tecnologia SBR di Coding Technology in aggiunta ad un altro algoritmo di codifica: ++ costi (banda molto limitata) + qualità (anche se non è audio trasparente perché la banda è replicata ) - latenza -- cascading (adatto solo per l emissione, ad es. DRM adotta aacplus)

29 IP Audio vs Ethernet Sound

30 Struttura del Protocollo Ethernet Sound TCP/IP Audio su IP UDP IEEE Application IEEE IP UDP/RTP Application Application Layer Data Application Layer Data Datalink Layer Header Data Transport Layer Header Data Internet Layer Header Header Data Datalink Layer Header Header Header Data

31 Attenzione: i datagrammi audio Ethernet non possono varcare segmenti fisici di rete! Dov è il problema su IP? L overload in un segmento della rete (affidabilità, latenza, jitter) Datagrammi audio indirizzati su linee troppo lente (banda)

32 Modalità di trasferimento Unicast Point to Point Multicast Point to MultiPoint Internet Internet

33 Quali vantaggi di Audio-su-IP? Costi contenuti Flessibilità (point-tomultipoint) Qualità (algoritmo vs bitrate) il futuro è su IP!!!!!!!!!!!!

34 Femle/music (6) G.711 mono G.722 mono MPEG L2 js/st MPEG L3 js/st AAC js AACPlus 48kbit/s st Female/sport (12) G.711 mono G.722 mono MPEG L2 js/st MPEG L3 js/st AAC js AACPlus 48kbit/s st Jazz (14) G.711 mono G.722 mono MPEG L2 js/st MPEG L3 js/st AAC js AACPlus 48kbit/s st Male/music (18) G.711 mono G.722 mono MPEG L2 js/st MPEG L3 js/st AAC js AACPlus 48kbit/s st Pop (20) G.711 mono G.722 mono MPEG L2 js/st MPEG L3 js/st AAC js AACPlus 48kbit/s st Vocal (22) G.711 mono G.722 mono MPEG L2 js/st MPEG L3 js/st AAC js AACPlus 48kbit/s st

35 Processore Audio di trasmissione

36 Caratteristiche principali Controllo dinamica (consistenza = uniformità dei livelli audio, processamento = miglioramento dell ascolto in ricezione) Limitazione livello picco massimo (rispondenza alle normative di legge, dev. max 75kHz; inserimento pre-enfasi, 50 sec EU - 75 sec USA ) Codifica stereo FM

37 Livelli Audio

38 Livelli Audio Comp Out Ref. level Audio Out

39 Processo dinamico Stereo Enhancer. Processo 2 Bande: adatto per musica classica, puristi, controllo del loudness (TV). Processo 5 Bande maggiore possibilità di caratterizzazione del suono radiofonico.

40 OPTIMOD-FM 8300 Block Diagram HF LIMITER FEEDBACK LOOK-AHEAD LIMITER NETCAST/HD/DAB PROCESSING 5-BAND COMPRESSOR 5-BAND LIMITER DIGITAL CHANNEL NON PRE-EMPHASIS PROCESSING FM PROCESSING AES/EBU OUT COMPRESSOR/LIMITER CONTROL COUPLING CLIPPING DISTORTION CONTROLLER FEEDBACK HEADPHONE MONITORING PROCESSING FM PROCESSING ANALOG OUT STEREO ENHANCER 2-BAND AGC EQUALIZER HF ENHANCER 5-BAND 2-BAND CLIPPING DISTORTION CONTROLLER DISTORTION CANCELLED CLIPPER OVERSHOOT COMPENSATOR STEREO ENCODER COMP OUT ANALOG CHANNEL PRE-EMPHASIS PROCESSING MULTIPLEX POWER CONTROLLER 2-BAND COMPRESSOR 2-BAND LIMITER HIGH FREQ LIMITER COMPRESSOR/LIMITER CONTROL COUPLING HF LIMITER FEEDBACK SIMPLIFIED BLOCK DIAGRAM 19

41 Codifica Stereo

42 Codifica Stereo

43 Studio-Transmitter Link Digitale non compresso Digitale compresso (Link Satellitare, ) Ponte a microonde Linee analogiche di terra Sottoportante audio su STL video

44 Studio-Transmitter Link STL sono usati per trasmettere audio in 3 modi: 1. Audio non processato da studio a OPTIMOD 2. Audio L/R processato e limitato 3. Segnale composito i banda base Attenzione: STL possono introdurre overshoot

45 Overshoot Limiter Orban 8218 Stereo Encoder: Overshoot Limiter incorporato, ideale per codifica dopo link satellitare.

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