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Registrazione Audio Digitale

  • Autore: Garage Studio Live
  • Data: 25 gen 2012
  • Categoria: Guide

La registrazione audio digitale è nata nel lontano 1982, ed a partire dal 1990 ha gradualmente sostituito negli studi di registrazione i classici registratori a bobine (qui http://www.garagestudiolive.com/guide/registratori-a-bobine/ trovi una guida a riguardo).

L’audio digitale è di fatto padrone incontrastato nei nostri giorni

In questa guida voglio fornirti una nozione base di questa tecnologia, giusto per capire cosa utilizzi tutti i giorni.

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BOTTONE-REGISTRA-IN-DIGITALE

Come funziona la registrazione audio digitale

I convertitori analogico/digitale e digitale/analogico permettono di registrare in digitale

Gli step che un convertitore esegue per questa trasformazione sono, in ordine:

  • CAMPIONAMENTO
  • QUANTIZZAZIONE

quantizzazione audio digitale

Il Campionamento

Il campionamento consiste nel prelevare a intervalli periodici di tempo il valore istanteneo della forma d’onda audio analogica assegnandoli il corrispondente valore elettrico. Come si può vedere dalla figura qui in alto.

In un convertitore il circuito incaricato a svolgere questo mestiere prende il nome di “SAMPLE & HOLD” e può essere considerato come un interuttore on/off. La frequenza con la quale questo interuttore si apre e si chiude, facendo passare o meno segnale audio, è determinata dalla frequenza di campionamento che noi selezionamo, detta anche frequenza di clock. Il clock è un temporizzatore che scandisce questo tempo, ed il circuito di Sample & Hold si apre e si chiude in base a questo.

Maggiore sarà la velocità di clock, maggiore sarà la frequenza di campionamento, e maggiore sarà l’estensione in alta frequenza registrata

BOTTONE-REGISTRA-IN-DIGITALE

Che significa? Significa che in una registrazione audio digitale (analogamente a quanto accade nei registratori a bobina analogici) maggiore è la frequenza di campionamento utilizzata e più andremo a registrare frequenze che stanno nella parte alta dello spettro audio (tecnicamente maggiore larghezza di banda)

  • esempio: se registrando ad una frequenza di 44.1 khz (cioè preleviamo 44100 campioni al secondo della nostra forma d’onda analogica) sappiamo (per il teorema di Nyquist-Shannon) che la registrazione audio digitale avrà una larghezza di banda ampia fino a 22.050 hz (guarda caso considerato il limite di banda dell’orecchio umano)
  • analogamente se registriamo ad una frequenza di campionamento di 96 khz, significa che la larghezza di banda di audio digitale registrato arriva fino a 48000 hz. Questo significa una rappresentazione dell’audio analogico migliore

quantizzazione audio digitale

QUANTIZZAZIONE

Nel processo di quantizzazione audio, avviene la vera e propria trasformazione in dati binari del segnale campionato (ma ancora analogico) e quindi finalmente in audio digitale. Vediamo come funziona.

Ogni campione discreto della forma d’onda analogica (e quindi ogni valore di tensione elettrico) viene fatto combaciare ad un valore in bit. Più bit abbiamo a disposizione nella registrazione, più preciso sarà il valore assegnato a quel campione. Più sarà la precisione di questa assegnazione, minore sarà il rumore generato dal processo di quantizzazione.

Non pensare che la registrazione audio digitale sia esente da difetti, anzi! Questa non è la guida per discutere di alcuni problemi, ma cerca su google parole tipo ALIAS, o ALIASING, cercate JITTER, RUMORE DI QUANTIZZAZIONE, GLITCH. E ti renderai conto di quanto delicato sia il processo che un convertitore attua.

Torniamo a noi. Dunque, più bit a disposizione, meno rumore. Ipotizziamo di registrare a 16 bit (lo standard del cd audio), significa 65.536 possibili combinazioni da dare al campione generato dal circuito di Sample&Hold. Una registrazione audio digitale a 24 bit comporta 16.777.216 possibili combinazioni. Una bella differenza no? Decisamente si.

Ma qui voglio farti riflettere un attimo. Cosa significa? Ti dico subito che 1 bit corrisponde per definizione a 6 dB (decibel) di dinamica.

Cos’è la dinamica…brevemente. Immagina un registratore a bobina, esso genera fruscio, ed avrà un limite massimo di registrazione oltre il quale andrà in distorsione. Bene, lo spazio che c’è tra il fruscio ed il limite massimo è chiamato dinamica di quel registratore, ed è misurato in dB (Decibel). Un buon registratore a nastro senza riduttore di fruscio ha circa 70 dB di dinamica, il mixer audio più silenzionso del mondo non andrà oltre i 90 dB sul master, un ottimo microfono valvolare ha circa 60 dB di dinamica (tutto sempre inteso come rapporto segnale/rumore)

BOTTONE-REGISTRA-IN-DIGITALE

Torniamo alla quantizzazione…dunque, 1 bit 6 dB di dinamica. Allora un cd audio ha una dinamica di 96 dB. Tantissimi! Se considerate i valori del miglior mixer al mondo, di un ottimo e costosissimo mic valvolare…

Quindi in teoria sufficienti. Giusto? NO

Perchè no? Perche in studio di registrazione si utilizzano 24 bit di  audio digitale? Perchè, se guardate l’immagine in alto, noterete che per sfruttare tutti i 16 bit della quantizzazione dovrei registrare al volume massimo possibile, al limite quindi della distorsione. E questo, soprattutto in studio di registrazione, non è accettabile. Quindi si utilizzano 24 bit, cioè 144 dB di dinamica. Tantissimi

Registrare a 144 dB di dinamica significa che posso permettermi di registrare ad un livello basso, di guardia. Ad esempio 20 dB sotto il limite. In questa maniera ho ancora 124 dB a disposizione (144-20) che sono più che sufficienti! Ed ho ancora un buon numero di combinazioni possibili da dare al mio campione.

Cosa succede ora

Bene, hai visto a grandi linee come funziona il convertitore della tua scheda audio. Quello che succede dopo è il salvataggio di questi dati digitali. All’inizio dell’era digitale, c’erano i nastri (si, i nastri, come per i registratori analogici). Poi arrivarono gli Hard Disk, e tutto prese un altra forma, quella attuale. Possiamo trasformare il nostro pc in un comodo e performante registratore audio digitale, basta munirlo di una scheda audio, un software per la registrazione, ed il gioco è fatto.

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