TECNOLOGIE E TECNICHE DI RIPRESA E REGISTRAZIONE AUDIO PARTE I Architettura di uno studio di registrazione Versione Provvisoria

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1 TECNOLOGIE E TECNICHE DI RIPRESA E REGISTRAZIONE AUDIO PARTE I Architettura di uno studio di registrazione Versione Provvisoria Francesca Ortolani 1 Il percorso del segnale Nella prossima sezione (Par. 1.1) si classificano i segnali secondo la loro intensità. Questa distinzione è importante per riuscire a cablare correttamente tutti gli apparati presenti in uno studio di registrazione o in una situazione su palco. 1.1 Classificazione dei segnali secondo la loro intensità Spesso si indicano i segnali a seconda delle loro tensioni di uscita tipiche: Segnali microfonici: da pochi mv a 100 mv circa. Segnali di linea: da poche centinaia di mv a qualche V. Segnali di potenza: oltre 5-10 V e trasportano potenza sufficiente ad operare un altoparlante. Nota: secondo alcune scuole i segnali in uscita agli amplificatori per cuffia sono segnali di linea. In realtà i segnali per le cuffie devono lavorare con gli altoparlanti delle cuffie e quindi gli amplificatori per cuffie devono essere in grado di produrre potenza. 1.2 Studio di registrazione In Fig. 2 è rappresentato un possibile schema di connessioni per uno studio di registrazione (per segnali analogici) [2]. Uno studio di registrazione è tipicamente suddiviso in una REGIA (o CONTROL ROOM) e una o più SALE DI REGISTRAZIONE. Si hanno poi altri ambienti, come SALE MACCHINE, usate per isolare dispositivi rumorosi. Nella SALA DI RIPRESA possono lavorare una o più sorgenti alla volta o grandi orchestre a seconda della tipologia di 1

2 studio di registrazione. La registrazione può avvenire in più sessioni. Esistono anche delle situazioni chiamate "live in studio" dove viene registrato un concerto live in uno studio di registrazione. Figure 1: Piantina di uno studio di registrazione [J. Sayers] In uno studio di registrazione tranne che per gli ingressi microfonici si hanno quasi tutti segnali di linea. Per quanto riguarda l uscita dell amplificatore per le cuffie si è già discusso al Par Le uscite verso le casse possono essere di linea (casse attive) oppure di potenza (casse passive) 1. La STAGE BOX è una scatola a cui collego molti ingressi e/o molte uscite. Si può trovare in una sala di ripresa o su un palcoscenico. I segnali dalla CONTROL ROOM vengono tipicamente inviati alla stage box attraverso un MULTICORE (cavo a molti poli/molti canali). Altri blocchi rappresentati in Fig. 2 verranno descritti di seguito. 1 Casse attive: contengono al loro interno l amplificatore finale; casse passive: l amplificatore finale è esterno alle casse 2

3 Figure 2: Possibile schema di connessioni di uno studio di registrazione. 3

4 1.3 Live Una configurazione live è molto diversa rispetto allo studio di registrazione. Un esempio è rappresentato in Fig. 3. In una situazione live si hanno un fonico di fronte al palco (Front of House - FOH) e un fonico sul palco. Il fonico FOH regola il mix per l ascolto da parte del pubblico, mentre il fonico sul palco con mixer e attrezzature a parte si preoccupa di regolare il mix in-ear o da monitor per i musicisti. In una configurazione live la STAGE BOX contiene al suo interno uno splitter per inviare tutte le sorgenti sia al fonico FOH che al fonico sul palco. Figure 3: Possibile configurazione di connessioni live. 4

5 2 Cavi e connessioni I segnali audio che stiamo trattando sono segnali elettrici, quindi viaggiano su conduttori elettrici. Un conduttore favorisce un flusso di elettroni. I migliori conduttori sono i materiali metallici (es. rame) che hanno una conduttività elettrica maggiore rispetto ad altri materiali. In un cavo un segnale è sottoposto ad interferenze elettromagneticheè. Per diminuire le interferenze un cavo include uno SCHERMO. Lo schermo funziona come una Gabbia di Faraday, ovvero isola l ambiente interno (si intende dalla superficie interna dello schermo alla superficie esterna del conduttore interno) da qualunque campo elettrostatico esterno. In un conduttore cavo le cariche, relative ai campi interferenti esterni, si concentrano sulla superficie esterna e non hanno alcuna influenza sull interno. Quindi internamente allo schermo il campo elettrostatico è nullo e non produce interferenza. Lo schermo si comporta come una superficie equipotenziale. Il potenziale dello schermo viene quindi bloccato collegandolo a terra, altrimenti questo si metterebbe ad un potenziale che dipende dal campo esterno (flottante). Un campo elettromagnetico può indurre una corrente nello schermo, quindi lo schermo si collega a massa da una parte sola per impedire che la corrente possa circolare in un loop (GROUND LOOP). Circolando corrente, lo schermo non sarebbe più equipotenziale. In altre parole, se lo schermo fosse collegato ad entrambi i lati, costituirebbe una spira il cui campo elettromagnetico si può concatenare con il conduttore interno inducendo un disturbo dipendente dal campo esterno sul conduttore che trasporta il segnale utile. Un ulteriore azione per eliminare i disturbi è quella di utilizzare connessioni bilanciate. Figure 4: Accoppiamento dei disturbi su cavo sbilanciato e cavo bilanciato. 5

6 LINEA BILANCIATA Es. cavo a coppia schermata. Una linea bilanciata è una linea simmetrica. Simmetrica significa che i due conduttori che portano il segnale sono nelle medesime condizioni elettriche rispetto alla terra e non hanno funzione di schermo. Si utilizzano con connettori Jack TRS, XLR. LINEA SBILANCIATA Es. cavo coassiale. Una linea sbilanciata è una linea asimmetrica. Si utilizzano con connettori Jack TS, TRS (R collegato a S), XLR (3 collegato a 1), RCA. In una connessione bilanciata i due conduttori trasportano lo stesso segnale in controfase. Eventuali disturbi, accoppiati durante il percorso, risulteranno invece in fase tra loro sui due conduttori e al lato ricevitore, prendendo il segnale in modo differenziale, si cancelleranno. Figure 5: Cancellazione dei disturbi nelle connessioni bilanciate. Esempio: In un microfono, es. SM 58, che prevede un collegamento bilanciato, lo chassis può essere di metallo, perché anche prendendolo in mano e in pratica trasportando la 50 Hz (perché noi siamo delle antenne!), lo chassis è collegato allo schermo e quindi la 50 Hz introdotta attraverso il contatto con lo chassis non influisce sul segnale. Nota: lo schermo funziona da ritorno per il segnale nel caso sbilanciato, per cui la 50 Hz circolerebbe insieme al segnale nonostante per i campi elettromagnetici esterni abbiamo bloccato il potenziale a massa. 2.1 Connettori XLR Un connettore XLR ha tre terminali. In Fig. 7 è riportato il pinout del connettore XLR per audio bilanciato. Jack TRS (Tip Ring Sleeve) Un Jack TRS (Tip Ring Sleeve) ha tre terminali come il connettore XLR. La corrispondenza tra TRS e XLR è indicata in Fig. 8. Jack TS (Tip Sleeve) Il Jack TS ha solo TIP e SLEEVE che si collegano rispettivamente al segnale e alla massa. Per collegare un XLR ad un TS si deve seguire lo scheda di Fig. 9. 6

7 MIC CHASSIS SEGNALE + 50 Hz (a) AMP MIC CHASSIS SEGNALE AMP (b) Figure 6: Ritorno per il segnale in una connessione sbilanciata (a) e in una connessione bilanciata (b). Figure 7: XLR pinout [picture by Tonebone] Figure 8: TRS to XLR. 7

8 Figure 9: XLR to TS. 8

9 3 Patchbay La patchbay è il centro di smistamento in uno studio di registrazione ed accoglie tutti gli ingressi e le uscite (mic/line) utilizzate nello studio. Le patchbay servono per cambiare i collegamenti nello studio al volo. Per ragioni storiche gli ingressi delle patchbay si collegano con patchcords aventi tipicamente connettori di tipo Bantam (tipo le vecchie centraline telefoniche), tuttavia non è difficile trovare patchbay con Jack TRS. Oggi si trovano anche patchbay interamente digitali. Le patchbay hanno solitamente 2 serie di buchi (due file) e sono di tipo: STANDARD: non hanno collegamenti interni. NORMALIZZATA: collegata internamente in modo che attaccando un pathcord a qualsiasi buco interrompo il collegamento interno. SEMI-NORMALIZZATA: permette di interrompere il collegamento interno inserendo il patchcord in uno dei due buchi, mentre si può replicare il segnale dal buco simmetrico. La seminormalizzazione può essere superiore o inferiore, a seconda che la replica sia dal connettore della fila superiore o da quello inferiore. 4 Connessioni digitali Esistono diversi standard per le connessioni digitali. Tra questi: S/PDIF (Sony Philips Digital Interface Format): 2 canali AES/EBU (Audio Engineering Society/European Broadcasting Union): 2 canali ADAT (Analof Digital Audio Tape): 8 canali TDIF (Tascam Digital Interface Format): 8 canali L S/PDIF esiste in due versioni: una versione elettrica (connettori RCA, cavo 75 Ω) e una versione ottica (Toslink, fibra ottica). L AES/EBU utilizza connettori XLR con cavi a 110 Ω. ADAT utilizza fibre ottiche e connettori Toslink, mentre TDIF utilizza cavi con connettori 25-pin D-sub. 5 Il Mixer Il mixer è un dispositivo a più ingressi e più uscite che ci permette di miscelare diversi segnali. Esistono diverse tipologie di mixer: mixer live, mixer da studio, etc. Un mixer è formato da vari moduli e ciò che contraddistingue un tipo di mixer da un altro è essenzialmente la composizione dei moduli sulla macchina. Ad esempio, un mixer live non ha le uscite per la control room, non ha i ritorni macchina, etc. 9

10 5.1 VU Meter/ Peak Meter Figure 10: VU Meter. Un VU Meter è un indicatore della potenza media di un segnale [4]. potenza media per un segnale periodico (con periodo T ) si definisce come: La P AV = 1 T T 0 p (t) dt (1) dove p(t) la potenza istantanea: p(t) = v(t)i(t). Per un carico puramente resistivo la potenza media si può esprimere come: P AV = V RMS I RMS = V 2 RMS R L (2) dove R L rappresenta il carico. L orecchio integra la potenza acustica nel tempo, quindi leggere un VU meter è un metodo di monitoraggio che risulta di naturale e intuitiva interpretazione. Il Peak Power Meter (PPM) monitora i picchi della potenza di un segnale. In questo modo, pur non rappresentando nel miglior modo l informazione relativa alla loudness, questa misura risulta più accurata e ci permette con più sicurezza di evitare il clipping. Dato l ampio range di livelli che può assumere il segnale e i picchi fortemente variabili, il range dinamico di un segnale su un PPM è tipicamente compresso attraverso un amplificatore logaritmico prima della visualizzazione, in modo che l ago del meter o l accensione dei LED siano più leggibili. Le scale dei VU Meter e dei Peak Meter sono per lo più espresse in db, dato che la loudness del segnale percepita varia logaritmicamente con la potenza del segnale. Quindi, aumentare la potenza di 3 db si traduce in raddoppiare la potenza, etc. La strumentazione deve essere calibrata accuratamente secondo un particolare standard. Tre importanti livelli standard sono elencati di seguito: 10

11 PPM4 = 0 dbu = V RMS (UK broadcasters) 0 VU = +4 dbu = 1.23 V RMS (commercial equipm.) 0 VU = 10 dbv = 316 mv RMS (consumer/prosumer equipm.) Due esempi di line-up analogico e digitale sono riportati di seguito: 0 VU = +4 dbu = 20 dbfs (SMPTE RP155) PPM4 = 0 dbu = 18 dbfs (EBU R ) La Fig. 11 compara tutti i livelli standard. Figure 11: Standard Operating Levels [4]. Si riportano alcune utili definizioni. dbv 20log 10 ( VRMS 1 V RMS indipendentemente dall impedenza del carico. ( ) ( ) PRMS VRMS dbu 10log 10 = 20log 1 mw 10 RMS V RMS indipendentemente dall impedenza del carico (u = unloaded). ( ) ( ) PRMS VRMS dbm 10log 10 = 20log 1 mw 10 RMS V RMS si considera ( l impedenza di carico pari a 600 Ω(In applicazioni radio: 50 Ω 20log VRMS V RMS )). ) (3) (4) (5) 11

12 Nota: il db si riferisce ad una grandezza adimensionale, ad esempio: G = P OUT = 8mW P IN 4mW G db = 10log 10 (8) 10log 10 (4) = 9dBm 6dBm = 3dB (6) Il dbfs (db relativo al fondo scala) è un unità relativa di ampiezza nei sistemi digitali. 0 dbfs si riferisce al livello digitale massimo possibile (tutti i segnali che superano questo limite verranno clippati). La visualizzazione sarà quindi per soli numeri negativi. 5.2 Il canale Un mixer è composto da un certo numero di canali, tipicamente un numero potenza di 2 (es. 4,8,16,24,32). Il numero dei canali ci suggerisce quanti segnali possiamo gestire contemporaneamente. Tutti i canali all interno di un mixer sono generalmente identici. Si possono avere dei canali leggermente diversi per applicazioni specifiche (es. canali stereo, che sono in pratica canali doppi, i cui parametri si possono regolare contemporaneamente per entrambi i sottocanali). Il percorso del segnale audio nel canale attraversa diversi blocchi: INGRESSI (MIC/LINE) PREAMPLIFICAZIONE EQUALIZZAZIONE AUX FADER Il fader è l ultimo blocco del canale da cui il suono verrà indirizzato verso la sezione MASTER del mixer. 12

13 5.2.1 Preamplificazione Figure 12: Sezione di preamplificazione. Il blocco di preamplificazione contiene il preamplificatore, che ha un guadagno differente nel caso il segnale di ingresso sia MIC o LINE, un selettore(switch) per selezionare MIC/LINE, lo switch per la phantom power 48V, un filtro passa-alto (tipicamente con frequenza di taglio compresa tra Hz), un inverter di fase che inverte la polarità dell input, un selettore di MIX (vedremo in seguito, su alcuni mixer è possibile indirizzare il segnale del canale, MIX A, verso un modulo alternativo, MIX B, e viceversa). Per quanto riguarda il pre-amplificatore, possiamo avere un potenziometro GAIN (o INPUT SENS) che si usa appunto per regolare il guadagno del pre-amplificatore. Sulla serigrafia troviamo spesso l indicazione del guadagno in termini di dbu come in Fig. 12 (in Fig. 13 invece il guadagno è espresso in db). In realtà questo non mi dice di quanto viene amplificato il segnale, ma ad esempio, posto il potenziometro su -8 dbu, questo mi indica che un segnale di -8dBu produce un output di 0 VU. Figure 13: Sezione di preamplificazione. Spesso si trova anche un potenziometro chiamato comunemente TAPE TRIM che regola un altra sezione di pre-amplificazione che permette anche di attenuare il segnale in ingresso (si usa per regolare l ingresso del MIX B). Il pre-amplificatore serve ad amplificare il segnale in ingresso rispetto al rumore dei circuiti successivi, quindi ci permette di non perdere db nel rapporto segnale-rumore (SNR) rispetto all SNR in ingresso. A 0 db ho corrispondenza con lo Standard Operating Level. Tra l estremo superiore della regione di funzionamento lineare dell amplificatore e il valore PEAK ho la regione dell HEADROOM in cui comincio ad avere una compressione del segnale che esplode in distorsione armonica al di sopra del PEAK. Standard Operating Level (S.O.L): Il segnale percorre diversi stadi di una catena. Può capitare che all uscita di uno di questi si trovi un segnale con voltaggio troppo grande rispetto a quello sostenuto dallo stadio successivo introducendo così una distorsione sul segnale 13

14 finale di uscita. Il TAPE TRIM regola semplicemente un partitore di tensione che ci permette di interfacciare bene il mixer con un dispositivo in ingresso Equalizzazione Figure 14: Sezione di EQ. Un equalizzatore (EQ) ci permette di modificare lo spettro del segnale amplificando o attenuando uno o più range di frequenze. Equalizzatore parametrico: include i potenziometri di selezione della frequenza centrale f c, TRIM/GAIN (attenuazione/guadagno) e Q (fattore di forma o di merito dell EQ). Si dicono equalizzatori semi-parametrici gli equalizzatori sprovvisti del potenziometro Q. Esistono 2 tipi di equalizzatori parametrici: SHELVING PEAKING Il filtro SHELVING ha la forma di uno scaffale. Su un filtro di questo tipo si può regolare il TRIM/GAIN, la frequenza di taglio può essere regolabile o fissata. Su alcuni equalizzatori di questo tipo si può regolare anche la pendenza del filtro. Tipicamente su un mixer sono presenti due filtri shelving, uno per le basse frequenze e uno per le alte. Il filtro PEAKING ha una forma a campana e il potenziometro Q regola proprio la larghezza della campana. Si possono regolare tipicamente due frequenze centrali per due campane Fc HMF e Fc LMF ovvero per una banda di frequenze medio-alte e medio-basse. Parametri: FREQUENZA CENTRALE f c : è la frequenza che ha guadagno massimo (o attenuazione massima), mentre le altre frequenze della campana saranno amplificate (o attenuate) di meno. GAIN/TRIM: ci permette di selezionare quanto vogliamo esaltare o attenuare certe frequenze e agisce sull altezza della campana. FATTORE DI MERITO Q: determina la larghezza della campana, cioè la banda delle frequenze interessate dal filtro e si definisce come: Q = fc W, dove W è la banda relativa del filtro. Nota che a parità di Q, la campana si stringe alle alte frequenze. 14

15 EQ a più bande Avendo un EQ a più bande (tipo Fig. 15), agendo su più potenziometri contemporaneamente posso intervenire più volte su certe frequenze, perché le bande di frequenza si possono sovrapporre. Figure 15: Equalizzatore software multibanda. La sezione di equalizzazione è tipicamente attivata/disattivata attraverso uno switch EQ IN. Attenzione: dopo l equalizzazione ripristinare il segnale a 0 db sul VU meter. 15

16 5.2.3 Mandate ausiliarie, AUX, SENDS Le mandate ausiliare sono uscite che servono per inviare i segnali dal mixer alle cuffie o all outboard (alcuni mixer, ad esempio quelli che hanno a bordo degli effetti, re-indirizzano internamente alcune mandate). È proprio la particolare configurazione della sezione delle mandate che caratterizza il tipo di mixer. Dalle AUX escono segnali di linea (tipicamente jack TRS). Se un mixer contiene n mandate, avrà n potenziometri, uno per ciascuna mandata. Il potenziometro della mandata permette di stabilire quanto segnale invio all uscita AUX. Nella sezione MASTER del mixer si avrà un blocco dedicato al master delle mandate (MASTER AUX + SOLO AFL), che vedremo in seguito. Si distinguono le mandate in: Mandate PRE-FADER (PRE): per l ascolto del musicista, monitoring Mandate POST-FADER (POST): per l outboard PRE e POST indicano che il segnale è prelevato prima del fader o dopo il fader. Figure 16: Sezione AUX. Ulteriori opzioni di routing delle AUX variano da mixer a mixer. Si consiglia sempre di leggere il manuale d uso del mixer prima di usarlo. 16

17 5.2.4 MIX B - Ritorni macchina Figure 17: Sezione MIX B I ritorni macchina hanno un ingresso a parte e si utilizzano soprattutto per ricevere segnale da una scheda audio o un registratore multitraccia (MTK). Ne abbiamo uno per canale. Il modulo MIX B funziona come una sezione fader "in miniatura". Si ha un potenziometro per regolare il guadagno/attenuazione, un PANPOT per regolare la posizione panoramica del segnale, e spesso trovo uno switch SOLO PFL (Pre Fader Listening) e un CUT (Mute). Oltre all utilizzo per il ritorno macchina, possiamo utilizzare la sezione MIX B per fare in modo che due segnali condividano la stessa striscia (strip) di canale ma con percorsi differenti, così che verranno manipolati in modo diverso. 17

18 5.2.5 Fader Figure 18: Sezione FADER. La sezione FADER comprende il cursore FADER che controlla il volume del segnale in uscita al canale e che vogliamo inviare alla sezione MASTER. Una sezione FADER tipicamente contiene il tasto SOLO che permette di sentire solo il canale selezionato. Il METER visualizzerà in questo modo solo il canale selezionato. Il SOLO può essere PFL (Pre Fader Listening) ovvero non influenzato dall azione del FADER, quindi in uscita il segnale sarà udibile anche con il FADER posto a. Nel caso il SOLO possa operare anche AFL (After Fader Listening) dovrò portare il FADER a 0 db. Il tasto CUT mette in muto il segnale. Nella sezione FADER inoltre è presente il PANPOT ovvero il potenziometro che ripartisce il segnale tra i bus MASTER LEFT OUT e MASTER RIGHT OUT o tra i gruppi di assegnazione. Per indirizzare il segnale in uscita si usano i TASTI DI ASSEGNAZIONE (MA- TRICE DI ASSEGNAZIONE, ROUTING MATRIX). Attraverso questi selettori indirizziamo l uscita del canale ai BUS secondo la regola: PANPOT L ODD (dispari) PANPOT R EVEN (pari) Nella sezione FADER tipicamente troviamo dei LED indicatori che ci comunicano la presenza di un segnale in ingresso (SIGNAL) o il raggiungimento del picco (PEAK). La sensibilità del SIGNAL e il valore del PEAK variano a seconda del mixer (il manuale di un mixer fornisce informazioni a riguardo) Direct OUT Le direct out sono delle uscite dirette da ciascun canale e non sono sempre presenti sui mixer. Le direct OUT sono post fader e possono essere utilizzate per inviare direttamente ad una scheda audio o ad un registratore multitraccia i canali del mixer. Possono essere utilizzate alternativamente ai BUS (Gruppi) quando questi non mi bastano in numero. 18

19 Figure 19: Sezione GRUPPI - BUS. 5.3 Sezione MASTER La sezione MASTER può contenere diversi elementi a seconda dell utilizzo per cui il mixer è stato destinato. In questa sezione possono esserci FX return, Sezione CONTROL ROOM, Studio Foldback, Oscillatore di calibrazione, Talkback Gruppi - BUS Per inviare i canali in uscita verso un registratore o una scheda audio possiamo assegnarli a uno o più GRUPPI. La sezione dei GRUPPI ha dei FADER che controllano il livello del segnale in uscita a ciascun gruppo. Nella sezione dei gruppi si trovano spesso altri tasti che indirizzano le uscite dei gruppi al MAIN MIX. Anche la sezione dei gruppi può avere degli switch SOLO per ascoltare in solo il gruppo Main mix output Questa sezione comprende un MASTER FADER STEREO. In un mixer da studio si collegano le uscite (left/right) di questa sezione ad uno strumento che possa registrare 2 tracce per il mixdown. In un mixer live tipicamente si 19

20 collegano le casse Mix B output Questa sezione opera in modo del tutto equivalente a quella del Main MIX. Si può avere uno switch MIX B TO MIX che indirizza il MIX B verso i MAIN MIX L/R bus Auxiliary outputs Figure 20: MASTER AUX. Questa sezione comprende tanti potenziometri MASTER AUX quante solo le AUX del mixer. Nella sezione possono essere presenti anche degli switch per il SOLO (AFL/PFL) per ciascuna AUX. Questi switch indirizzano il segnale AUX ai bus PFL/AFL L-R attivando l override della CONTROL ROOM per il monitoring delle AUX FX Returns Solitamente le uscite degli effetti sono connesse a questi input. Si può usare questa sezione per collegare anche degli input di linea di vario tipo. Si possono avere PAN- POT, Potenziometri di Livello, Tasti di assegnazione e switch per il SOLO CONTROL ROOM In un mixer da studio le casse si collegano tipicamente alle uscite CONTROL ROOM. In una sezione CONTROL ROOM oltre ad un potenziometro per il volume di uscita possiamo trovare dei tasti per selezionare le sorgenti da inviare in uscita alla CON- TROL ROOM: queste possono essere il MIX A, il MIX B, uno o più registratori esterni (2TK). Alcune sezioni CONTROL ROOM hanno uscite alternative per coppie di monitor diverse e uno switch per selezionare l uscita desiderata. Su alcuni mixer è presente un selettore che permette l ascolto dei canali LEFT e RIGHT sommati in MONO Note sui tipi di SOLO Abbiamo già parlato di SOLO PFL e AFL. Su alcuni mixer esiste l opzione Solo in Place (SIP) che permette di sentire i segnali in stereo e con tutti i loro effetti. Se il SIP è attivo, questo rende i SOLO distruttivi. 20

21 5.3.8 Studio foldback Questa sezione permette di gestire le uscite verso lo studio di registratore e l amplificatore per le cuffie. Non è presente in tutti i mixer. Queste uscite sono elettricamente equivalenti alle AUX Talkback Questa sezione è presente tipicamente nei mixer da studio e comprende un microfono per comunicare con la sala di ripresa e uno switch per l attivazione del microfono. Nei mixer più sofisticati possono esserci dei tasti di assegnazione verso AUX o altre uscite e un potenziometro per la regolazione del microfono di talkback. 5.4 Schemi a blocchi Si riportano di seguito gli schemi elettrici semplificati del CANALE e della SEZIONE MASTER di un mixer. Figure 21: Schema a blocchi del canale. 21

22 Figure 22: Schema a blocchi della sezione master. 6 Outboard 6.1 Processori di dinamica I processori di dinamica sono dispositivi hardware (analogici o digitali) o software (plugin) che modificano la DINAMICA del segnale. Appartengono a questa categoria compressori, limiter, expander, gate e de-esser. Si definisce DINAMICA DEL SEGNALE la differenza tra il picco minimo e il picco massimo del segnale. Non si deve confondere la dinamica del segnale con la dinamica di un dispositivo elettronico (Fig. 23), ovvero la differenza tra il livello del rumore dei circuiti (es. rumore termico, rumore flicker) e livello di distorsione. In altre parole, la dinamica di un dispositivo elettronico è il range entro cui si può muovere il segnale senza essere distorto o coperto dal rumore. db MAX NOISE t Dinamica del segnale Dinamica del dispositivo elettronico Figure 23: Differenza tra dinamica del segnale e dinamica di un dispositivo elettronico 22

23 KEY IN IN Δ VCA G OUT METER Figure 24: Schema a blocchi semplificato di un compressore COMPRESSORE Il compressore riduce la dinamica del segnale, ovvero lo "schiaccia" in ampiezza. Si può usare per vari scopi: 1. L estensione dinamica di un brano può essere superiore all estensione del supporto su cui deve essere registratto. Ad esempio, si necessita di ridurre una dinamica di 120 db per farla rientrare in una dinamica di 90 db. 2. In un brano può essere necessario non perdere dei passaggi a volume molto basso (si intende basso rispetto al livello del rumore) oppure non rendere insopportabili passaggi a volume molto alto. 3. Allo stadio si vuole esaltare la voce dello speaker sui cori dei tifosi. Comprimiamo quindi la voce dello speaker e alziamo il GAIN. La dinamica del segnale vocale diminuisce, ma il segnale risulterà più forte essendo il suo livello medio più alto perché amplificato tramite GAIN. 4. Occorre uniformare la dinamica di voci poco stabili. Uno schema a blocchi molto semplificato di un compressore è mostrato in Fig. 24. In Fig. 24 il blocco (Detector) comprende un rilevatore di livello, i comandi per il VCA secondo una threshold (soglia) e un rapporto di compressione impostati. Il VCA è un amplificatore pilotato in tensione, mentre G è un semplice amplificatore con guadagno regolabile tramite un potenziometro (ad esempio). Il GAIN in un compressore si può chiamare anche COMPEN- SAZIONE. Si può impostare per ill METER la lettura del segnale in ingresso al compressore o in uscita allo stesso. Paramtri di un compressore Il compressore entra in azione quando il segnale in ingresso supera una certa 23

24 soglia, chiamata THRESHOLD, V T H. Per valori inferiori alla threshold il segnale passa attraverso il compressore senza subire la compressione. I segnali che superano la soglia vengono compressi in base al RAPPORTO DI COM- PRESSIONE (Ratio) che rappresenta il rapporto tra la variazione del livello del segnale in ingresso e la variazione del livello del segnale in uscita (dopo la compressione). Questi parametri sono espressi graficamente in Fig. 25. Esempio 1: Ratio = 4 : 1 significa che una variazione in ingresso di 16 db si traduce in una variazione in uscita di 4 db. Esempio 2: Ratio = 4 : 1, V T H = 10 db. Supponendo di avere una variazione del segnale in ingresso di 4 db, si avrà una variazione del segnale di uscita di 1 db. Considerata la soglia, avremo: V IN = 6 db, V OUT = 9 db. V OUT 1:1 2:1 4:1 :1 V TH V IN Figure 25: Curva di compressione Il punto cerchiato in Fig. 25 si chiama GINOCCHIO (KNEE) della curva. Si parla di HARD o SOFT KNEE a seconda di quanto questo sia arrotondato. Nel caso di SOFT KNEE il rapporto di compressione non è costante e la compressione inizia poco prima il superamento della soglia. Il risultato è un effetto meno drastico sulla compressione. Altri parametri sono: ATTACK TIME: RELEASE TIME: tempo di entrata in compressione dopo il superamento della soglia (tempo in cui il GAIN viene ridotto) tempo di uscita dalla compressione dopo che il segnale è sceso al di sotto della soglia (tempo in cui il GAIN è ripristinato al valore originario) Tempi di attacco e rilascio più lunghi danno in uscita un suono più omogeneo, ma il compressore non reagirà prontamente a cambi di livello molti rapidi 24

25 V OUT 1:1 V TH V IN Figure 26: Soft Knee (es. strumenti percussivi). Alcuni compressori (soprattutto quelli che lavorano in modalità RMS) permettono anche di regolare automaticamente ATTACK e RELEASE TIME. I compressori possono dunque lavorare in due modalità: PEAK MODE RMS MODE (Root Mean Square) Esempio: con una RATIO alta il PEAK MODE impedisce al segnale di superare un certo livello anche per brevissimi istanti. L RMS MODE invece corrisponde meglio al modo di percepire il volume per le nostre orecchie e quindi questa modalità può restituire un suono più naturale. Infine abbiamo il parametro di GAIN (o COMPENSAZIONE). Il processo di riduzione della dinamica porta ad un abbassamento del livello medio del segnale. Per compensare questa perdita si piò agire con il GAIN in uscita al compressore. Il compressore può avere un KEY INPUT a cui si applica un segnale di controllo. Uno switch collega il detector al KEY IN oppure all IN. Il detector comprimerà il segnale in ingresso IN quando il segnale di controllo inserito supererà la soglia. Esempio: Alla radio uno speaker parla sulla musica. Si collega il segnale vocale al KEY IN e la musica all IN. In questo modo quando lo speaker parla, la musica viene compressa. Il KEY INPUT viene chiamato spesso anche con il nome di SIDE CHAIN. Il SIDE CHAIN tuttavia funziona in modo leggermente diverso, in quanto viene posto in INSERT al compressore (Fig. 27). Un tipo speciale di compressore è il DE-ESSER, che utilizza il KEY IN per eliminare i sibili, le "s" della voce o in generale certe frequenze attorno allo stesso range. L equalizzatore enfatizza le frequenze tipiche dei sibili e il segnale in uscita all EQ va a controllare il detector attraverso il KEY IN. In 25

26 SIDE CHAIN Δ IN VCA G OUT METER Figure 27: Compressore con Side Chain. presenza di un sibilo, quindi, il segnale in IN viene compresso. Alcuni De-Esser permettono di selezionare tra sibili maschili e femminili (le frequenze cambiano leggermente) LIMITER Dal punto di vista circuitale LIMITER e COMPRESSORE sono la stessa cosa. È l utilizzo che se ne fa dei due che ne determina la differenza. Un compressore con elevata ratio (10:1, 20:1) già si comporta come un limiter. Il limiter, inteso come CLIPPER, ha una ratio : 1, ovvero si comporta come un "muro" che non permette al segnale di superare la soglia impostata. Parametri del limiter Anche per un limiter avremo THRESHOLD, RATIO ( : 1), ATTACK e RE- LEASE TIME (rapidissimi). A seconda di come si regolano i tempi di attacco e rilascio si potrà parlare di SOFT/HARD CLIPPING. Non ci sarà un GAIN sul limiter, in quanto la soglia impostata non può essere superata. I limiter funzionano tipicament basandosi sul calcolo del picco. Alcuni lavorano RMS e utilizzano spesso un look-ahead time, ovvero considerano un attimo prima nel segnale quando attaccare e introducono una certa latenza. I limiter si possono usare a protezione di circuiti che possono rompersi con segnali troppo ampi in ingresso EXPANDER (Downward expander) L expander lavora in senso inverso rispetto al compressore. Quando il segnale scende al di sotto della soglia di espansione (THRESHOLD),l expander comincia ad agire proporzionalmente al rapporto di espansione (RATIO). Per valori 26

27 superiori alla soglia il segnale passa nell expander senza subirne l azione (Fig. 28). db TH BEFORE EXP AFTER EXP t Figure 28: Effetto dell espansione sul segnale. I parametri dell espansore sono rappresentati graficamente in Fig. Downward Expander e in Fig. 30 per l Upward Expander. 29 per il V OUT 1:1 1:2 1: V TH V IN Figure 29: Curva di espansione per downward expander. Come per il compressore, si avranno per l espansore (di tipo downward) i tempi di attacco e rilascio: ATTACK TIME: RELEASE TIME: tempo di ripristino del rapporto 1:1 dopo che il segnale ha superato la soglia. tempo di entrata in espansione dopo il superamento della soglia verso il basso. Il compressore upward funziona al contrario rispetto al downward NOISE GATE (o GATE) Dal punto di vista circuitale il noise gate è del tutto simile all expander. Con una ratio 1 :, al di sotto della soglia il segnale verrà soppresso del tutto (CLOSED), mentre al di sopra della soglia il segnale passerà (OPEN). Il NOISE GATE si utilizza per eliminare i rumori di fondo tra le pause del segnale utile (il rumore è sovrapposto al segnale). È utile soprattutto per 27

28 V OUT 1: 1:2 1:1 V TH V IN Figure 30: Curva di espansione per upward expander eliminare i respiri, i rientri, i rimbombi e può in una certa misura contenere anche l effetto Larsen. Se l effetto del NOISE GATE è troppo drastico, si può operare semplicemente con un EXPANDER. Parametri del noise gate Anche per il noise gate abbiamo i tempi di attacco e rilascio da intendersi come: ATTACK TIME: RELEASE TIME: tempo di apertura totale del gate dopo che il segnale ha superato la soglia. tempo di chiusura totale del gate dopo il superamento della soglia verso il basso. Alcuni GATE hanno anche l HOLD che permette di stabilire quanto tempo il gate debba rimanere aperto dopo che il segnale sia sceso al di sotto della soglia, dopo di che si attiva il rilascio. L HOLD si utilizza ad esempio per non perdere il decadimento della batteria. NOTE SUI PROCESSORI DI DINAMICA Il processamento della dinamica non è un proceso lineare: questo vuol dire che l ordine in cascata nell utilizzo di compressori, expander, etc. determinerà un risultato diverso in uscita a seconda di come è configurata la cascata dei processori. I processori di dinamica si collegano solitamente in INSERT ai mixer. Si parla di compressione parallela quando questi processori vengono utilizzati con le AUX. Per collegare i processori in INSERT al mixer si adoperano cavi a Y come in Fig. 31 (b). L INSERT in un mixer preleva e restituisce il segnale subito dopo la sezione di preamplificazione o subito dopo la sezione di equalizzazione (Fig. 32). La porta insert è normalizzata: quando nessun processore è collegato, il SEND e il RETURN sono cortocircuitati tra loro. 28

29 Figure 31: Y-Cord usato come splitter (a), come send-return (b) [picture by GLS audio] INSERT option 1 PRE-AMP EQ INSERT PORT S R PROCESSORE INSERT option 2 AUX Figure 32: Porta INSERT del mixer. 6.2 Processori spettrali Appartengono a questa categoria gli equalizzatori e gli exciter. In merito agli equalizzatori, esistono vari tipi di EQ. Questi strumenti permettono di modificare lo spettro di un segnale controllandone l ampiezza per range di frequenze in esso contenute. Si possono utilizzare per correggere errori alla registrazione, per scopi creativi, per amalgamare i suoni in un mix o per separarli, per correggere il feedback causato dall effetto Larsen, etc. Tutti questi processori spettrali si collegano in INSERT al mixer. 29

30 6.2.1 EQUALIZZATORE PEAKING - PARAMETRICO - SEMI- PARAMETRICO Gli EQ dotati di controlli di FREQUENZA CENTRALE del filtro e larghezza della campana o FATTORE DI MERITO Q 2, GAIN/ATTENUAZIONE attorno a f c si dicono EQUALIZZATORI PARAMETRICI. Il fattore di merito Q si definisce come Q = cui agisce il filtro. fc BW, dove BW è la banda su Gli equalizzatori dotati solo di controlli su f c e GAIN sono detti SEMI- PARAMETRICI. Gli equalizzatori che permettono di regolare solo il GAIN sono detti PEAKING (Fig. 33). Figure 33: Filtro peaking - campana [1] EQUALIZZATORE GRAFICO L EQ GRAFICO è formato da tanti filtri PEAKING in serie. Si ricorda che un filtro peaking è in grado di amplificare/attenuare una determinata banda di frequenze attorno ad una frequenza centrale. Nell EQ GRAFICO la campana di ogni filtro ha il FATTORE DI MERITO Q fissato e questo valore è uguale per ogni filtro. Nell EQ GRAFICO si può quindi modificare il GAIN di ciascun filtro. Un equalizzatore è detto a terzi di ottava se prevede la presenza di 3 peaking per ottava (ogni 3 peaking raddoppia la frequenza centrale del filtro). Avendo circa 10 ottave nello spettro udibile, questi equalizzatori avranno circa 30 filtri peaking (Fig. 34). 2 maggiore è Q, più stretta è la campana 30

31 Figure 34: Equalizzatore grafico a 31 bande, 2 canali. Figure 35: Equalizzatore grafico. Il nome "grafico" fa riferimento al fatto che guardando tutti i fader sull EQ questi formano una curva (detta anche CURVA di EQUALIZZAZIONE applicata al segnale). Sugli equalizzatori grafici si trovano spesso anche un filtro LPF, un HPF, un GAIN di compensazione e uno switch di BYPASS EQUALIZZATORE SHELVING L EQ SHELVING ha una particolare forma "a scaffale". Questi dispositivi hanno un potenziometro per regolare la frequenza di taglio f T e il GAIN. Esistono EQ SHELVING per le basse e le alte frequenze e si parla di LOW SHELV- ING e HIGH SHELVING (Fig. 36) EXCITER (o ENHANCER) Questo processore permette di selezionare una frequenza, di esaltarla e generare tutte le sue armoniche superiori o inferiori arricchendo il segnale in ingresso con armoniche che prima non esistevano. Un exciter storico è stato l Aphex Aural Exciter. Parametri di un exciter L exciter si può utilizzare per migliorare il timbro di uno strumento o una voce e per creare sensazioni innaturali. 31

32 Figure 36: Low Shelving EQ [1]. FREQUENCY: GAIN/DRIVE: HARMONICS: MIX: seleziona la frequenza di partenza seleziona quante armoniche aggiungere seleziona quali armoniche aggiungere (pari, dispari, tutte) regola la quantità di segnale di partenza e quanto segnale "eccitato". 6.3 Effetti Gli effetti ricevono un segnale in ingresso (DRY) e forniscono in uscita un nuovo segnale "effetto" (WET). Gli effetti si utilizzano con le AUX POST FADER (influenzate quindi dal livello del fader sul mixer). La quantità di segnale inviata all effetto si regola proprio tramite il potenziometro AUX facendo sempre attenzione a non saturare il segnale in ingresso all effetto. Si possono distinguere tre famiglie di effetti: RIVERBERI DELAY/ECHO MODULULAZIONI (Basate su COMB, Non-basate su COMB) RIVERBERO Il riverbero è un fenomeno strettamente legato alla fisica del suono e alle carattaristiche ambientali. Il riverbero permette al nostro sistema percettivo di ricostruire un immagine audio tridimensionale del luogo che ci circonda e della posizione di una sorgente sonora rispetto all ascoltatore. È bene quindi, quando lo si riproduce artificialmente, creare un riverbero sensato e realistico per dare una verosimile idea di ambiente o allo stesso modo si può stravolgere la natura e la fisica creando effetti del tutto innaturali. 32

33 In Fig. 37 è rappresentata una tipica risposta impulsiva di una stanza. Figure 37: Tipica risposta impulsiva di una stanza [3]. Figure 38: Un ascoltatore riceve il suono diretto e molteplici sue riflessioni [3]. Al tempo t 0 si ha il segnale diretto di ampiezza massima. Di seguito iniziano ad arrivare all ascoltatore le EARLY REFLECTIONS (prime riflessioni) del riverbero, che sono le riflessioni più caratterizzanti della risposta impulsiva e di intensità maggiore rispetto alle riflessioni successive. La tipica curva smorzata suggerisce che ad ogni riflessione del suono si ha un fenomeno di dissipazione dell energia. Questa dissipazione è dovuta fondamentalmente alle proprietà fonoassorbenti dei materiali di cui sono costituite le pareti della stanza. Nello specifico, si ha un più veloce decadimento delle alte frequenze rispetto a quelle basse. Il segnale diretto è soggetto al solo assorbimento da parte dell aria. L intervallo che tra l arrivo del primo fronte (segnale diretto) e la prima early reflection è detto PRE-DELAY. Allo scorrere del tempo la densità delle riflessioni aumenta e si ha la CODA del riverbero (o LATE REFLECTIONS) di intensità sempre minore. Per quanto riguarda i riverberi digitali, per quanto sia importante distinguere un riverbero da un delay, purtroppo dobbiamo cedere al fatto che i riverberi digitali più comuni sono dei delay più evoluti (questo tuttavia non riguarda i riverberi a convoluzione e il raytracing che si avvicinano maggiormente alla realtà). Gli ingegneri audio sfruttano filtri comb e filtri all-pass che combinati tra 33

34 loro creano un effetto tipo riverbero [5]. A questi fltri si aggiungono filtri LPF per simulare l assorbimento delle alte frequenze rispetto a quelle più basse. Parametri dei riverberi Infine, alcuni riverberi permettono di regolare l RT60 a seconda della specifica TYPE: tipo di riverbero (Room, Cathedral, Hall, Plate, Spring). Possiamo avere anche il Reverse (riverbero al contrario) e il Gate Reverb (decadimento non naturale della coda che viene troncata al di sotto di una soglia da un gate). SIZE: dimensioni della stanza. SHAPE: forma della stanza. PRE-DELAY: intervallo di tempo tra l arrivo del suono diretto e l arrivo della prima riflessione. EARLY REFLECTIONS: ampiezza delle early reflections. RT60: tempo di riverberazione 3. BASS MULTIPLY: le frequenze basse decadono più lentamente rispetto a quelle più alte. Questo tempo si può regolare. BASS CROSSOVER: permette di selezionare la frequenza di taglio per isolare la banda su cui applicare il BASS MULTIPLY (LPF). HI CUT: taglia le alte frequenze (frequenza di taglio fissa o regolabile). HI DUMP: permette si simulare il decadimento delle alte frequenze, più veloce rispetto a quello delle basse frequenze. DIFFUSION: Permette di simulare una parete liscia o frastagliata (DIFF = 0% Parete liscia, singola riflessione; DIFF = 100% Parete frastagliata, si crea un alone di riflessioni 4 ). banda di frequenze RIVERBERO A CONVOLUZIONE Avendo a disposizione la risposta impulsiva di una stanza, posso effettuare la convoluzione tra questa e il segnale da riverberare. Questo tipo di operazione può rivelarsi molto onerosa per il costo computazionale DELAY Il delay permette di riprodurre il fenomeno fisico chiamato ECO, ovvero la ripetizione di un suono attenuata e ritardata rispetto al suono diretto. L eco viene percepita come un suono distinto. Artificialmente si può regolare il DELAY TIME, ovvero la distanza temporare tra le riflessioni. 34

35 L orecchio umano percepisce due suoni distinti se tra essi intercorrono più di msec (il valore preciso dipende dalla persona). In un delay si può regolare il FEEDBACK, ovvero la quantità di segnale reazionato e re-immesso in ingresso al delay. Il feedback permette di stabilire quante ripetizioni del segnale si avranno in uscita. Ovviamente questa quantità dipende strettamente dall ampiezza del segnale in ingresso: a parità di feedback due segnali di ampiezze diverse produrranno in uscita un numero di ripetizioni differente. Il range del feedback può variare da 0% a 100% oppure da -100% a 100%. Nel secondo caso per valori negativi il segnale viene re-immesso in controfase. È importante controllare se il delay sia o meno a tempo con il brano. Nel mondo digitale possiamo calcolare facilmente il tempo di delay riferito ad un movimento di misura (1/4) come segue: D = BP M [msec]. (7) Altri tempi, es. 1/8, 1/16, etc., possono essere calcolati attraverso moltiplicazioni e divisioni. In alcuni delay digitali è possibile immettere il delay time con un tasto chiamato TAP DELAY, che premuto a tempo più volte fornisce al DSP i dati per calcolare il delay time. Questo sistema è utile se non conosciamo il BPM del brano (Beats Per Minute) COMB MODULATIONS Questi effetti sono basati su architetture con filtri comb e all-pass. Appartengono a questa categoria: Phaser (creo un effetto turbolenza sul segnale) Flanger (rispetto al Phaser si aggiunge un controllo sul PITCH del segnale in ingresso) Chorus (rispetto a Phaser e Flanger si aggiunge un ulteriore controllo sull AMPIEZZA del segnale in ingresso) I parametri tipici per questi effetti sono LFO Rate, Depth (quantità di effetto), LFO Wave Form, Delay Time. Si precisa che la regolazione del delay time in queste modulazioni è tale da non far percepire i suoni come due suoni distinti. Si può riscontrare questo problema lavorando in bassa frequenza dove il periodo è lungo. Si utilizzano tipicamente secondo la tabella: 35

36 Phaser: delay time 0 20 msec alte frequenze Flanger: delay time msec medie frequenze Chorus: delay time msec basse frequenze ALTRE MODULAZIONI Appartengono a questa categoria: Tremolo (modulazione di ampiezza tramite un LFO) Vibrato (modulazione di frequenza tramite un LFO) I parametri tipici per questi effetti sono LFO Rate, Depth (quantità di effetto), LFO Wave Form. References [1] Álvaro Doménech. Efectos de sonido - filtrado y ecualización. [2] F. Angelini and S. Angelini. Lezioni di Fonia. Appunti presi a lezione. [3] L. L. Beranek. Acoustics. Amer. Inst. of Physics. [4] R. Brice. Recording Consoles. Newnes Elsevier. [5] U. Zolzer. DAFX: Digital Audio Effects. Wiley. 36