Capitolo 5
Elaborazione del segnale audio
Applicazioni Informatiche per le arti visive, la musica e lo spettacolo – M. De Santo, F. Colace, P. Napoletano
Copyright © 2012 The McGraw-Hill Companies srl
Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Il suono si studia come fenomeno:
•fisico: propagazione di un fenomeno
ondulatorio in un mezzo;
•psicofisico: eccitazione del meccanismo
uditivo che dà luogo alla percezione
acustica.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Caratteristiche fisiche del suono
• Sorgente del suono: oggetto che vibra in
un mezzo elastico (gas, liquido o solido);
• Suono: variazione della pressione nel
mezzo dovuta al movimento delle
particelle del mezzo stesso intorno alla
posizione di equilibrio.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Caratteristiche fisiche del suono
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Caratteristiche fisiche del suono
•Onda sonora (o acustica): è un’onda
meccanica longitudinale.
•Nel vuoto il suono non si propaga.
•Sorgente sonora omnidirezionale e
piccola nello spazio: propagazione per onde
sferiche.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Caratteristiche fisiche del suono
•Segnale acustico: utilizza la variazione di
pressione sonora per trasportare
informazione;
•Segnale acustico: osservazione in un
punto specifico dello spazio della variazione
di pressione dovuta alla propagazione di
un’onda sonora;
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
• trasduttore elettro-meccanico:
dispositivo che converte le variazioni di
pressione sonora in variazioni di corrente
o tensione elettrica (microfono o sistema
uditivo);
• segnale audio analogico: variabile nel
tempo e ad ampiezza continua, risultato
della trasduzione.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Caratteristiche fisiche del suono
•forma d’onda: frequenza, lunghezza
d’onda, ecc.
•livelli sonori: pressione, potenza, intensità
ecc.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Livelli sonori
•pressione sonora: variazione della
pressione dell’aria causata da un’onda
sonora [Pascal - Pa];
•potenza sonora: energia emessa dalla
sorgente per unità di tempo [Watt - W];
•intensità sonora: potenza sonora
trasmessa per unità di area [W/m2];
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Legge dell’inverso del quadrato
•Intensità diminuisce proporzionalmente al
quadrato del raggio della sfera;
•Utile per determinare il livello del suono a
una certa distanza dalla sorgente.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Decibel - Alexander Graham Bell.
•deciBel: permette di comprimere i valori
grandi e dilatare quelli piccoli in una gamma
più leggibile
•pUO quantità espressa in unità di misura
originaria (UO):
pdB = 10 x log10 pUO
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Livelli sonori e decibel
•livello di pressione sonora: Sound
Pressure Level (SPL). Livello di pressione di
un suono qualsiasi p rispetto alla pressione
del suono di riferimento p0 utilizzato
nell’individuazione della soglia di udibilità:
p2
SPL = 10× log 2
p0
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dB
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Livelli sonori e decibel
•Soglia di udibilità: pressione sonora
minima percepibile dall’orecchio umano, che
cambia da soggetto a soggetto e dipende
dalla frequenza del suono;
•p0 = 20 mPa che corrisponde a 0 dB.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Livelli sonori e decibel
Valori di pressione sonora e SPL per sorgenti acustiche note
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Caratteristiche psicofisiche del suono
•sensazione uditiva: creata dall’onda
sonora che investe l’orecchio che genera
scariche nervose che raggiungono il
cervello;
•area di udibilità: compresa tra la soglia di
udibilità e quella del dolore.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Caratteristiche psicofisiche del suono
•area di udibilità: intervallo 20-20000 Hz;
•curve isofoniche: descrivono il
comportamento in frequenza dei suoni
percepiti con uguale sensazione sonora;
•livello di sensazione sonora [phon]: di un
suono rispetto alla sensazione di un suono a
1000 Hz e con un dato SPL.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Audiogramma: ISO226 Laboratori Bell
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Area di udibilità
Strumento
Gamma di
frequenza in Hz
Pianoforte
27,5 - 4200
Contrabbasso
40 - 250
Violino
200 - 3200
Clarinetto
160 - 1600
Trombone
80 - 500
Tromba
160 - 1000
Chitarra
80 - 880
Intervallo di frequenza di alcuni
strumenti
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
•Risoluzione dell’orecchio: nella zona a
maggiore udibilità (3 kHz) è circa 2 Hz, ma
varia a frequenze differenti;
•Mascheramento in frequenza: suoni che
si presentano vicini in frequenza non
possono essere distinti se la distanza è
minore della risoluzione o se uno dei due ha
maggiore intensità dell’altro.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
• Altezza (pitch o tono): parametro
soggettivo [mel]. Un suono a 1000 mel è
un suono a 1000 Hz e SPL di 60 dB;
• Timbro: parametro soggettivo che
dipende dalla distribuzione spettrale delle
armoniche;
• Accordo: simultaneità di più suoni aventi
un’altezza definita.
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Timbro
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Il suono: un fenomeno fisico e
psicofisico
Accordo musicale - Fourier
• f1 = 261,6 Hz (Do1 prima ottava);
• f2 = 523,2 Hz (Do2 seconda ottava);
• f3 = 784,8 Hz (Sol2 seconda ottava);
• f4 = 1046,4 Hz (Do3 terza ottava);
• f5 = 1318 Hz (Mi3) ecc.
Nota
Do1
Do2
Sol2
Do3
Mi3
Sol3
Sib3
Do4
Frequenza
f
2f
3f
4f
5f
6f
7f
8f
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Registrazione del segnale
audio
Studio di registrazione:
ambiente in cui avvengono l’acquisizione e
la manipolazione dei segnali audio:
– mono;
– stereo;
– multicanale;
– spazialità;
– surround.
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Registrazione del segnale
audio
Registrazioni live
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Registrazione del segnale
audio
Registrazioni live mix
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Registrazione del segnale
audio
Registrazioni live multitraccia
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Registrazione del segnale
audio
Digital Audio Workstation (DAW)
standalone
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Registrazione del segnale
audio
Digital Audio Workstation (DAW)
computer DAW
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Registrazione del segnale
audio
Sequencing MIDI
Musical Instrument Digital Interface
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Computer DAW è composto da:
•un calcolatore elettronico,
•una o più interfacce di acquisizione e
riproduzione audio,
•un software di acquisizione ed
elaborazione audio;
•dispositivi esterni di effettistica e filtraggio
e altro ancora;
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Interfaccia audio converte:
• un flusso audio digitale in uno analogico
per la riproduzione;
• flusso audio analogico in ingresso in uno
digitale per la registrazione.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Interfaccia audio I/O:
• interne. Collegate ad uno slot della scheda
madre, o integrate alla scheda madre;
• esterne. Collegate al computer attraverso
una porta standard, per esempio, USB o
Firewire.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Digital Audio Editor and Recorder - DAER
•software che consente di effettuare una
sessione completa di produzione di un
brano musicale, fornendo la possibilità di
manipolare segnali audio digitali che sono
stati acquisiti o devono essere riprodotti
attraverso le interfacce audio I/O.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Un progetto in un DAER contiene:
•clip: brani, ritornelli, tracce di singoli
strumenti, singole note ecc.
•traccia: un progetto audio si compone di
più tracce sovrapposte lungo l’asse del
tempo. Ogni traccia può contenere uno o più
clip.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Registrazione audio:
•digitalizzazione: campionamento e
quantizzazione;
•volume: intervallo dinamico (dynamic
range) dei volumi della sorgente e
dell’interfaccia deve essere coerente;
•intervallo dinamico: è il rapporto tra il
valore massimo possibile e il minimo di una
grandezza variabile [dB];
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Registrazione attraverso un
computer DAW
clipping: distorsione che si genera quando
il volume del segnale in ingresso è più alto
di quello gestito dalla periferica di
acquisizione.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
• Qualsiasi sistema di audio produce una
certa quantità di rumore;
• rapporto segnale rumore
(SNR): indice di misura
della presenza di rumore
rispetto a quella del segnale
originale [dB].
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Registrazione attraverso un
computer DAW
• Qualsiasi sistema di audio produce una
certa quantità di rumore;
• rapporto segnale rumore
(SNR): indice di misura
della presenza di rumore
rispetto a quella del segnale
originale [dB].
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Registrazione attraverso un
computer DAW
frequenza di lavoro
Frequenza di
Campionamento
Formato dei
Campioni
Segnale
sonoro
Sistema
8000 Hz
8 bit
Segnale
vocale
Telefono, microfono
32 000 Hz
16 bit
Radiomicrofoni ad alta qualità
44 100 Hz
16 bit/20bit
Segnale
vocale ad
alta qualità
Audio CD
96 000 Hz
24 bit
176 400 Hz
24 bit
192 000 Hz
24 bit
DVD Audio
(Blu-Ray)
Registratori e sistemi di editing in Alta
definizione
2 822 400 Hz
24 bit
Super
Audio CD
CD
DVD Audio
(Blu-Ray)
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Mixer, equalizzatori, compressori,
reverberi, crossover, registratori e
radiomicrofoni professionali
DVD
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Modifica della linea del tempo:
•editing del suono – modifica dell’aspetto
della forma d’onda.
– Slittamento: sincronizzazione temporale;
– Splitting: suddivisione;
– Cut, copy, paste: eliminazione, copia, incolla;
– Fade in – out: variazione graduale volume;
– Crossfading: fade-in e out consecutivi.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Effetti e filtri:
• Amplificazione: guadagno [dB];
• Denoising: rapporto Segnale-Rumore
(SNR), esempio Spectral Noise Gate
(SNG);
• Compressione: dinamica del segnale;
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Effetti e filtri:
•
•
•
•
Delay: eco artificiale, ritardo >50 ms;
Chorus: repliche del segnale;
Riverbero: eco artificiale, ritardo <50 ms;
Panning: segnale destro e sinistro.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Equalizzazione: alti, medi, bassi. Preset
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Miscelazione delle tracce in modalità live e
post mix:
•Riduzione del rumore;
•Eliminazione parti inutili;
•Esecuzione del panning;
•Compressione delle tracce.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Miscelazione delle tracce
•
•
•
•
•
mixdown: bilanciamento volumi;
equalizzazione: bilanciamento toni;
aggiunta effetti: riverbero, delay ecc.;
ascolto e valutazione;
carattere distintivo.
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Creazione di un master: audio mastering
•copia “originale” di riferimento;
•obiettivo finale;
•supporto di destinazione;
•immagine del disco;
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Alcuni esempi di programmi per DAER
Programma
Produttore
Piattaforma
Recording
Multitraccia
Editing
VST
MIDI
Missaggio
Mastering
Utilizzo
Cubase
Steinberg
Gmbh
Microsoft
Windows / Mac
OS X
Multitraccia
Illimitato
si
si
si
multicanale
si
professionale
Nuendo
Steinberg
Gmbh
Microsoft
Windows / Mac
OS X
Multitraccia
Illimitato
si
si
si
multicanale
si
professionale
Logic Pro
Apple Inc.
Mac OS X
Multitraccia
255
si
si
si
multicanale
si
professionale
Logic
Express
Apple Inc.
Mac OS X
Multitraccia
255
si
si
si
stereo
no
consumer
GarageBand
Apple Inc.
Mac OS X
Monotraccia
255
si
si
si
stereo
no
consumer
ACID Pro
Sony Creative
Software
Microsoft
Windows
Multitraccia
Illimitato
si
si
si
multicanale
si
professionale
ACID
Express
Sony Creative
Software
Microsoft
Windows
Multitraccia
10
si
no
no
stereo
no
consumer
Sound Forge Sony Creative
Software
Pro
Microsoft
Windows
Singola Traccia
no
si
si
no
no
no
professionale
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Registrazione attraverso un
computer DAW
Programma
Produttore
Piattaforma
Recording
Multitraccia
Editing
VST
MIDI
Missaggio
Mastering
Utilizzo
Sound Forge
Studio
Sony
Creative
Software
Microsoft
Windows
Singola
Traccia
no
si
si
no
no
no
consumer
Pro Tools
Avid
Technology,
Inc
Microsoft
Windows /
Mac OS X
Multitraccia
Illimitato
si
si
si
si
si
professionale
Audition
Adobe
Systems Inc.
Microsoft
Windows
Multitraccia
Illimitato
si
si
si
stereo
si
professionale
Microsoft
Windows /
Mac OS X
Multitraccia
Illimitato
si
no
no
stereo
si
consumer
Adobe
Soundbooth Systems Inc.
Samplitude
Magix AG
Microsoft
Windows
Multitraccia
999
si
si
si
multicanale
si
professionale
Sequoia
Magix AG
Microsoft
Windows
Multitraccia
999
si
si
si
multicanale
si
professionale
Music Maker
Magix AG
Microsoft
Windows
Multitraccia
64
si
si
si
multicanale
si
consumer
Ardour
The ardour
community
Multitraccia
Illimitato
si
si
si
multicanale
si
consumer
Audacity
Dominic
Mazzoni
Multitraccia
Illimitato
si
no
no
stereo
no
consumer
Microsoft
Windows /
Mac OS X
/BSD
Microsoft
Windows /
Mac OS X /
Linux / BSD
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Software per la creazione di
podcast
Podcast:
•file digitale audio/video [mp3,mpeg];
•disponibile via Internet;
•scaricabile attraverso un aggregatore [feed
RSS].
•RSS – Really Simple Syndication.
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Software per la creazione di
podcast
Creare e pubblicare un podcast audio:
•produzione dell’audio digitale;
•creazione del file RSS;
•pubblicazione podcast on line;
•abbonarsi ad un podcast.
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Software per la creazione di
podcast
Esempio di feed RSS
INTESTAZIONE
Commenti
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PARTE GENERALE DI DESCRIZIONE
<title>Titolo del podcast</title>
<link>http://www.spazioweb.it</link>
<description>Descrizione del podcast</description>
<language>it</language>
<copyright>Autore</copyright>
<managingEditor>[email protected]</managingEditor>
<webMaster>[email protected]</webMaster>
<pubDate>Mon, 11 Oct 2010 10:22:00 GMT</pubDate>
<lastBuildDate> Mon, 11 Oct 2010 10:22:00 GMT </lastBuildDate>
<docs>http://www.spazioweb.it/paginapodcast.html</docs>
I Tag pubDate e lastBuildDate sono rispettivamente la data e
l'ora della creazione e dell'ultimo aggiornamento del feed
PARTE RELATIVA AL PODCAST
<item>
<title>Titolo</title>
<link>http://www.spazioweb.it/titolo.mp3</link>
<description>Descrizione</description>
<author>Autore</author>
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<pubDate>Mon, 11 Oct 2010 10:22:00 GMT</pubDate>
<source url="http://www.spazioweb.it/titolo.mp3">http://www.spazioweb.it/titolo.mp3</source>
</item>
Length è la dimensione in byte del file audio..
Type identifica il tipo di file del podcast
PARTE FINALE
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Software per la creazione di
podcast
Un esempio di programma radiofonico.
Durata 30 min.
Artista
Brano
Album
Durata
Inizi
o
Fine
Durata
effettiva
Jamiroquai
Space Cowboy
The Return of the
Space Cowboy
6' 26''
5''
3' 25''
3'
Radiohead
Creep
Pablo Honey
3' 56''
18''
3' 52''
3' 36''
Pink Floyd
The Great Gig in
The Sky
The Dark Side of
the Moon
4' 47''
1' 07''
3' 36''
2' 29''
Dire Straits
Brothers in Arms
Brothers in Arms
4' 55''
22''
4' 30''
4' 08''
Tracy
Chapman
Talkin' Bout a
Revolution
Tracy Chapman
2' 40''
10''
2' 32''
2' 22''
Lucio
Battisti
Prendilà Così
Una Donna per
Amico
7' 50''
50''
5' 34''
4' 44''
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podcast
Un esempio di programma radiofonico.
Durata 30 min.
Timeline del programma radiofonico
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