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[Concetti Base] La registrazione audio a 24-bit

posted by VMStaff

Ma perché è importante registrare sempre a 24 bit?
Qualcuno potrebbe obiettare che non gli capita spesso di registrare, sullo stesso supporto, un jet e il respiro di un uomo.
L’importanza di una registrazione a 24-bit, tuttavia, risiede proprio nei larghissimi margini dinamici che è in grado di offrirci durante la fase di registrazione.

Chiunque abbia avuto esperienze di registrazione prima dell’avvento dell’era digitale, sa benissimo che uno degli aspetti più delicati dell’impostazione di una buona ripresa era la regolazione dei livelli di registrazione delle varie sorgenti microfoniche.
Durante questa fase si cercava di calibrare il segnale in modo che la sua massima escursione acustica fosse il più possibile vicina al limite superiore della gamma dinamica del supporto di registrazione, in questo modo si poteva garantire che il supporto stesso potesse contenere il maggior numero di dettagli dinamici.

È esperienza comune di chiunque si sia cimentato nella registrazione domestica con musicassette che una regolazione troppo bassa dei livelli di ingresso produceva risultati dove il rumore stesso del nastro poteva talvolta sovrastare gli eventi sonori più deboli, rendendo la registrazione stessa del tutto inutile.
Il rischio opposto, tuttavia, era che tenendo i livelli di ingresso troppo alti, per non perdere i segnali più deboli, si finiva molto spesso per saturare le capacità dinamiche del supporto allorché sopraggiungeva un segnale più forte del previsto: il bilanciamento tra questi due fattori contrastanti era questione di esperienza e frutto di molti errori, spesso irrimediabili.
Potendo oggi contare su una gamma dinamica di registrazione straordinariamente ampia, la regolazione dei livelli di ingresso non è più così delicata o per lo meno non lo è più rispetto al supporto di registrazione.
Cerchiamo di capire, allora, quali sono i fattori da tenere in considerazione per una corretta regolazione dei livelli di registrazione.

La prima cosa da fare è capire quali solo gli elementi che contribuiscono a una registrazione audio digitale.

Il primo elemento della catena è sicuramente il microfono che si occupa di convertire l’evento acustico in un segnale elettrico.
Il microfono, per fornire un segnale adeguato, necessita di essere amplificato: questa è la principale funzione del preamplificatore, che spesso fa anche da alimentatore per il circuito del microfono.
Il segnale elettrico che esce dal preamplificatore ha bisogno di essere convertito in digitale prima di poter essere memorizzato ed è questo il compito del convertitore A/D (analogico/digitale).
Il segnale digitale viene finalmente memorizzato sul supporto di destinazione dal registratore digitale.
Tutti questi compiti possono essere svolti da dispositivi differenti oppure, come accade per i registratori digitali portatili, da un unico dispositivo che integra tutte queste funzioni.
Per regolare i livelli di ingresso bisogna capire che ciascuno di questi dispositivi ha la sua gamma dinamica e che, cosa ancor più importante, la gamma dinamica dell’intera catena equivale alla più piccola delle gamme dinamiche dei vari dispositivi coinvolti.

[Concetti Base] La registrazione audio a 24-bit

Nel grafico precedente facciamo l’esempio di una catena di registrazione in cui il microfono ha una gamma dinamica di 80 dB, il preamplificatore di 120 dB, il convertitore di 112 dB e il registratore, infine, di 144 dB.
La gamma dinamica dell’intera catena equivale a 80 dB, cioè a quella del dispositivo più limitato, nel nostro esempio il microfono.

Il margine dinamico o headroom
Facciamo per un attimo finta di non sapere nulla di tutta questa faccenda e di comportarci così come ci comportavamo con il buon vecchio registratore a cassetta.
Immaginiamo di essere in grado di regolare i livelli di registrazione in modo che il massimo segnale rilevabile dal microfono corrisponda esattamente al massimo segnale registrabile nei 24-bit.
Questo vuol dire che oltre agli 80 dB del microfono, rimarrebbero ben 64 dB di gamma dinamica del supporto che vanno tutti sprecati, come si può ben vedere nella barra centrale del grafico seguente.

[Concetti Base] La registrazione audio a 24-bit

Se addirittura abbiamo commesso un errore di valutazione nella regolazione dei livelli di ingresso, la parte più forte del segnale potrebbe essere persa a causa della saturazione del supporto di memorizzazione (la parte in arancione nella barra a destra) e, per assurdo, si aumenterebbe anche la gamma inutilizzata (in giallo).

L’idea più intuitiva, allora, per evitare questo problema e, al tempo stesso, liberarsi una volta per tutte dell’ansia da regolazione dei livelli di ingresso, è quella di spostare parte della gamma inutilizzata proprio verso l’estremità superiore della gamma disponibile.
Questo margine viene detto headroom, letteralmente “spazio in testa”, intendendo cioè un margine che sta nella parte più alta della gamma dinamica del supporto di memorizzazione, così come mostrato nella figura seguente.

[Concetti Base] La registrazione audio a 24-bit

Come si può vedere nella barra centrale pur avendo lasciato circa 12 dB di margine tra i picchi del segnale da registrare e il limite di saturazione del supporto, non solo il segnale viene comunque registrato tutto, ma rimane ancora una consistente parte di gamma inutilizzata.
Addirittura, anche in una situazione ancor più spinta con ben 36 dB di margine dinamico, il segnale desiderato viene ancora interamente registrato sul supporto di memorizzazione e c’è ancora una parte di gamma inutilizzata.
Ovviamente il supporto di memorizzazione a 24-bit è il dispositivo dotato della massima gamma dinamica, nella realtà delle situazioni, bisogna fare i conti con gli altri anelli della catena e cioè il preamplificatore e il convertitore.
Nell’esempio qui proposto, il convertitore è quello che offre la gamma dinamica minore, dopo il microfono (112 dB).
In questo caso si consiglia di non superare come margine dinamico la differenza tra la gamma del microfono e la gamma del convertitore, così come mostrato dalla seguente figura.

[Concetti Base] La registrazione audio a 24-bit

In questo caso infatti il microfono ha una gamma dinamica di circa 80 dB, mentre quella del convertitore è di circa 112 dB: il margine dinamico consigliato è un valore inferiore a 112 – 80 = 32 dB.
Questo vuol dire che anche se i picchi di segnale superano di poco i –32 dBfs possiamo ancora essere sicuri di riuscire a registrare il segnale senza alcuna perdita.

I valori che ci sentiamo di consigliare per il margine dinamico sono tra i –24 dBfs e i –6 dBfs a seconda della qualità dei componenti in gioco: maggiore è la qualità dei vari dispositivi, più grande sarà il margine dinamico a disposizione.
Ridurre ulteriormente il margine dinamico, cercando di portare i picchi di segnale a sfiorare gli 0 dBfs, condurrebbe in modo inevitabile alla perdita di informazioni per saturazione.

Compensazione del segnale registrato: il guadagno digitale
Una volta effettuata la registrazione, sarà sempre possibile colmare il margine dinamico aumentando o normalizzando il livello della registrazione.
Qualcuno potrebbe obiettare che così facendo si sta anche aumentando il rumore, in realtà il rumore che si sta amplificando proviene da una delle sorgenti analogiche e lo si sarebbe ugualmente aumentato innalzando i livelli di ingresso.
Così facendo, tuttavia, si sarebbe inevitabilmente corso il rischio di saturare la gamma dinamica nel dispositivo di registrazione, cosa che in alcun modo ci avrebbe permesso di recuperare la ripresa effettuata.

Un altro vantaggio di questo approccio è che ci evita di utilizzare in fase di registrazione strumenti quali limitatori o compressori, il cui scopo è principalmente quello di evitare che l’escursione dinamica ecceda bruscamente il limite consentito dal supporto di memorizzazione.
Eliminare l’uso di questi strumenti in fase di registrazione, consente una maggior precisione in fase di post-produzione, perché tutto ciò che non è stato applicato al segnale mentre esso veniva registrato, potrà sempre essere aggiunto e modificato in un secondo momento, senza per questo rovinare l’unica sorgente sonora memorizzata.

Conclusioni
Questa analisi dimostra come la registrazione a 24-bit risulta indispensabile per:

  • garantire un’ampia gamma dinamica di registrazione
  • rendere meno delicata la regolazione dei livelli di ingresso
  • avere un margine dinamico di non meno di 12-24 dB per evitare saturazioni di segnale
  • eliminare l’uso di compressori e limitatori in fase di registrazione

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