DIGITALIZZAZIONE. La digitalizzazione è il processo di conversione di un segnale dal mondo analogico a quello digitale.

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1 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.

2 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.

3 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.

4 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.

5 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).

6 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 caso un convertitore D/A (da Digitale ad Analogico).

7 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.

8 CAMPIONAMENTO Quando mandiamo un segnale analogico a un convertitore questo misura l'intensità del segnale a intervalli di tempo prestabiliti.

9 CAMPIONAMENTO Una singola misurazione prende il nome di campione o sample, in inglese. 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.

10 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.

11 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.

12 TEOREMA DI NYQUIST Qual è la frequenza di campionamento da usare? Il teorema di Nyquist ci dice che per campionare un suono sono necessari almeno due campioni per ogni ciclo della sua frequenza più alta. t La frequenza da utilizzare deve quindi essere almeno il doppio della frequenza più alta che vogliamo acquisire. Harry Nyquist

13 ALIASING Alias Frequenza in ingresso 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

14 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.

15 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 Hz. I normali convertitori commerciali utilizzano una frequenza di campionamento di Hz, invece che Hz, per motivi di compatibilità con le tecnologie video.

16 CD DVD La frequenza di campionamento standard per il CD è di Hz. 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.

17 CD DVD La frequenza di campionamento standard per il DVD è di Hz. Il DVD ha maggiore capienza rispetto al CD e può quindi contenere audio di qualità più elevata.

18 SAMPLE RATE Le frequenze di campionamento più diffuse sono: Hz Hz Hz Hz Hz Hz

19 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: Hz DVD: Hz

20 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.

21 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.

22 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.

23 BIT DEPTH Le combinazioni che un numero di bit può fornire sono date da: n 2 Dove n è il numero dei bit usati.

24 BIT DEPTH 16 bit danno combinazioni 24 bit danno combinazioni

25 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).

26 BIT DEPTH Sia i CD che i DVD utilizzano come risoluzione standard 16 bit. CD=44.100Hz 16 bit DVD=48.000Hz 16 bit

27 BIT DEPTH Utilizzare 24 o 32 bit in fase di registrazione è utile per avere maggior dinamica da sfruttare come headroom artificiale.

28 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.

29 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

30 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 delle distorsioni utilizziamo il Dither.

31 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.

32 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.

33 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.

34 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.