Cos'è l'audio digitale?
Ardour è una workstation audio digitale (DAW). Prima di utilizzarla per registrare e modificare l’audio, potrebbe essere utile rivedere il funzionamento dell’audio digitale.
Frequenza e Guadagno
Immaginate un altoparlante. Per muovere l’aria davanti a esso e produrre suono, la membrana dell’altoparlante deve vibrare dalla sua posizione centrale (a riposo) avanti e indietro.
Il numero di volte che la membrana vibra ogni secondo determina la frequenza (la nota, o tonalità) del suono che sentite. La distanza che la membrana percorre dal suo punto di riposo determina l’ampiezza (il volume, o intensità) del suono. Normalmente, misuriamo la frequenza in Hertz (Hz) e l’ampiezza in decibel (dB).
Un microfono funziona come un altoparlante al contrario: le vibrazioni nell’aria fanno vibrare la sua membrana. Il microfono trasforma queste vibrazioni acustiche in corrente elettrica. Se si collega questo microfono alla scheda audio di un computer e si avvia la registrazione, la scheda audio effettua migliaia di misurazioni di questa corrente elettrica al secondo e le registra come numeri. Il numero di campioni (cioè misurazioni) effettuati al secondo è chiamato frequenza di campionamento, mentre il numero di valori possibili che ogni campione può avere è chiamato profondità di bit. La combinazione di frequenza di campionamento e profondità di bit indica quanto il segnale digitale sia in grado di riprodurre fedelmente il suono che ha registrato.
Picchi e Clipping
Quando Ardour mostra i campioni registrati, questi appaiono come la forma d’onda che vediamo qui sotto. La linea orizzontale al centro indica la membrana dell’altoparlante a riposo e i picchi della forma d’onda indicano l’ampiezza massima.
Se prendiamo una forma d’onda e ne aumentiamo notevolmente l’ampiezza, alcuni dei picchi potrebbero ora cadere al di fuori dell’intervallo che il computer è in grado di rappresentare digitalmente. L’incapacità del computer di rappresentare i picchi al di fuori dell’intervallo di ampiezza è chiamata clipping, che comporta una perdita permanente di informazioni digitali, nonché un cambiamento nella qualità del suono riconoscibile come distorsione. Ardour contrassegna i picchi clippati con il colore rosso, come si può vedere nell’immagine sottostante.
Nell’immagine sopra, è possibile vedere anche la barra del mixer all’estrema sinistra, che fornisce una misurazione continua dei picchi, oltre a un’indicazione nella parte superiore dei misuratori di picco che mostra il picco massimo raggiunto fino a quel momento. Il numero in rosso indica che si è verificato un clipping.
L’intervallo di decibel tra il picco massimo della registrazione e il punto di clipping è comunemente indicato come margine (headroom), e la comune pratica di registrazione è quella di mantenere circa 3-6 decibel di margine tra il massimo del segnale e il punto di clipping, con il punto di clipping stesso rappresentato come 0 dB (zero decibel). In altre parole, una registrazione audio con un margine adeguato dovrebbe avere i suoi picchi massimi compresi tra −6 dB e −3 dB.
Inoltre, poiché i picchi dei segnali audio si sommano, è necessario prestare attenzione quando si mixano più sorgenti insieme per evitare il clipping dei segnali combinati.
Frequenza di campionamento e profondità di bit
Per riprodurre l’audio su un compact disc, ad esempio, il computer deve generare 44.100 campioni al secondo. La frequenza di campionamento determina la frequenza massima che può essere registrata o riprodotta dal computer. Una frequenza di campionamento di 44,1 kHz significa che la frequenza massima che può essere rappresentata è poco meno di 22,05 kHz. Poiché l’udito umano normale rientra nell’intervallo compreso tra circa 20 Hz e 20 kHz, questa frequenza di campionamento è comunemente accettata come ragionevole. Altre frequenze di campionamento comunemente utilizzate sono 48 kHz (ad esempio pedali multieffetto) o 96 kHz (audio DVD).
Ogni campione viene registrato come un numero a 16 bit. Un bit è un’informazione che può essere 0 o 1. Se ci sono 16 bit insieme per formare un campione, allora ci sono 2^16 (65.536) valori possibili per ogni campione.
Pertanto, possiamo affermare che l’audio di qualità CD ha una frequenza di campionamento di 44,1 kHz e una profondità di bit di 16 bit. Le registrazioni musicali professionali vengono solitamente mixate utilizzando 24 bit per preservare il massimo livello di dettaglio prima di essere mixate a 16 bit per il CD. I vecchi giochi per computer hanno un suono distintamente grezzo, utilizzando solo 8 bit. Aumentando la frequenza di campionamento, siamo in grado di registrare frequenze sonore più alte e, aumentando la profondità di bit, siamo in grado di utilizzare una maggiore gamma dinamica (la differenza tra i suoni più bassi e quelli più alti possibili da registrare e riprodurre).
Continua
L’audio non è l’unico modo per memorizzare informazioni musicali. Nel capitolo successivo, esploreremo le basi del MIDI.