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Scheda 31

I livelli audio

Misuratori di livello e livelli operativi
Nello spettro delle audiofrequenze l'andamento del livello istantaneo assume, con leggi assolutamente casuali, valori relativi al tipo di inviluppo generato elettricamente dalla sorgente sonora. Questi livelli possiamo osservarli su un oscilloscopio in modo veloce e pressoché reale, prendendone atto visivamente ma non riuscendo a valutarne il livello energetico. Se invece utilizziamo uno strumento con tempi di risposta più lenti; questo può indica­re il livello medio della modulazione in modo più consono alle esigenze di chi produce e controlla un inviluppo sonoro. Gli strumenti di lettura più comunemente utilizzati sono i cosiddetti PPM e i VU. Entrambe queste classi di strumenti si possono trovare come strumento ad ago o bargraph, ossia a barra di led, anche se bisogna dire che i PPM ad ago sono strumenti che sono andati quasi completamente in disuso.
Figura 6_1
Figura 6_3

Per controllare il valore di picco assunto da un transitorio di modulazione, avente un tempo di salita e di estinzione brevissimo, si fa uso di un misuratore di livello molto veloce, in grado di seguire con facilità il susseguirsi dei picchi di modulazione. Questo strumento viene comunemente chiamato PPM.
Figura 6_4
Per la sua caratteristica velocità di intervento, il valore indicato da questo strumento durante un picco di modulazione risulta essere il livello istantaneo assunto in quel dato istante dalla modulazione. Questa elevata velocità di intervento dell'ago di un PPM rende difficoltosa se non impossibile la lettura del segnale trasmesso pertanto, per evitare che l'indicatore di livello oscilli velocemente per seguire la modulazione, si é introdotto nello strumento un elemento capace di rallentare il tempo di ripristino dell'indicatore, ossia il suo ritorno a riposo, al fine di poter seguire il fronte di salita del transitorio ma non il fronte di discesa. Questo rallentamento viene ottenuto inserendo nel PPM un sistema reattivo con il quale l'ago viene tenuto in posizione di riposo da una forza magnetizzante impressa sulla bobina mobile che contrasta una forza reattiva meccanica uguale e contraria. In presenza di un picco, la forza magnetizzante viene a mancare, l'equilibrio delle due forze cessa e la forza reattiva della molla agisce violentemente sull'ago del PPM facendolo deviare verso il valore assunto in quel momento dal picco di modulazione. In quel punto l'ago si fermerà, in quanto si sarà nuovamente ripristinata la forza magnetizzante che, tramite una capacità, salirà in modo esponenziale, dando la possibilità all'ago del PPM di tornare ad indicare l'assenza di modulazione. Nei più moderni (e attualmente utilizzati) strumenti Bargraph un comportamento simile viene ottenuto mediante accorgimenti completamente elettronici. Uno strumento PPM avente le caratteristiche appena descritte e che indica il valore di picco dell'inviluppo indipendentemente dalla sua durata, viene più propriamente detto True Peak Programme Meter; in realtà si preferisce utilizzare uno strumento, detto Quasi Peak Programme Meter (QPPM), il quale indica il valore reale di picco solo per segnali aventi una durata minima, generalmente di pochi millisecondi. Per picchi di durata inferiore, esso indica un valore minore di quello indicato da uno strumento True Peak. L'entità di questa differenza è determinata dal cosiddetto Tempo di Integrazione.
Leggendo più velocemente i picchi di modulazione si é portati a leggere il valore reale del segnale, pertanto la media dell'inviluppo sonoro al 100% della modulazione che transita da quel tipo di strumento e viene registrato risulta essere più basso dello stesso segnale se letto e registrato al 100% della modulazione tramite uno strumento di tipo VU. Pertanto, uno strumento di lettura aventi queste caratteristiche risulta essere molto utile per coloro che controllano i livelli dinamici che transitano sulle linee, nonché i livelli massimi operativi raggiungibili dagli apparati di registrazione o di trasmissione. Per controllare un inviluppo sonoro o il livello medio della modulazione é necessario uno strumento di misura con una più lenta rilevazione del livello. Uno strumento che risponda a queste caratteristiche viene comunemente chiamato VU meter.
Figura 6_2
Esso é un misuratore di unità di volume, da qui il suo nome, ed esprime un valore corrispondente alla media dei valori istantanei assunti in un determinato arco di tempo. È molto spesso uno strumento ad ago e ha, per raggiungere il suo livello Zero, un'inerzia meccanica di circa 300 mS. Con queste caratteristiche, le variazioni dinamiche che questo tipo di strumento assume sono direttamente proporzionali più alla durata nel tempo dell'inviluppo che al suo reale livello istantaneo. Proprio per questa sua caratteristica fondamentale, il VU al 100% della modulazione (Zero VU) non può leggere il picco massimo della modulazione, quindi la media dell'inviluppo sonora che transita da quel tipo di strumento risulta essere più alta dello stesso segnale al 100% se letto e registrato tramite un PPM. Dunque questo tipo di strumento di lettura risulta essere più idoneo a visualizzare la sensazione uditiva avvertita nell'ascolto. Di contro, impedendo di leggere l'esatto ammontare del livello elettrico esistente durante un transitorio di modulazione molto veloce, esso rischia di procurare seri problemi di sovramodulazione. Uno strumento con queste caratteristiche é molto utile per coloro che hanno esigenze di produrre e controllare un inviluppo sonoro o il livello medio della modulazione. Negli apparecchi sopra descritti, il modo con cui si ottiene la lettura é volutamente approssimato. Con ciò si concede ai due strumenti di effettuare un errore di valutazione nell'indicare i valori assunti dalle modulazioni. Sperimentalmente di è visto che l'errore medio di lettura compiuto dal PPM é per difetto e si aggira su una variazione di circa -3 dB. Si può quindi affermare che quando il PPM assume una deviazione pari al 100%, in realtà il livello elettrico in quell'istante considerato può essere mediamente maggiore di 3 dB rispetto al valore che lo strumento indica in corrispondenza del 100% della modulazio­ne. Questo errore di 3 dB risulta essere, nella maggioranza dei casi, trascurabile, in quanto si presume che se il 100% dello strumento rappresenta il valore di picco d'esercizio dell'apparecchiatura, una sovramodulazione di soli 3 dB può non essere deleteria. Sempre sperimentalmente si é visto che l'errore medio di lettura compiuta da un VU meter, per le sue caratteristiche che causano una lentezza di intervento, é anch'esso per di­fetto ed é stato calcolato in circa -9 dB. Possiamo quindi affermare che quando il VU assume una deviazione pari al 100% di modulazione il livello elettrico in quel momento con­siderato può essere mediamente maggiore di circa 9 dB rispetto al valore che lo strumento indica in corrispondenza dello Zero VU. Questo dato é molto importante in quanto se si facesse coincidere lo Zero VU con il livello massimo dell'apparecchiatura considerata, si rischierebbe di far transitare negli apparati un segnale con un valore di +9 dB. Se sul PPM e sul VU viene assunto trascurabile un errore di lettura di +3 dB, la differenza di errore tra i due strumenti risulta essere di soli 6 dB. Per cercare di compensare l'inesattezza di lettura dei due dati é perciò indispensabile applicare ad uno dei due strumenti un fattore di corre­zione di 6 dB. Per realizzare ciò é innanzi tutto indispensabile operare con una nota sinu­soidale, solitamente 1 KHz. In presenza di questa sinusoide, uguale per entrambi gli stru­menti, al VU non va applicata alcuna correzione, mentre al PPM, rispetto al 100% della deviazione, bisogna applicare un fattore di correzione di 6 dB in meno pertanto, in presen­za di una nota sinusoidale, il VU indicherà una deviazione pari al 100% o Zero VU e il PPM indicherà una deviazione pari a -6 dB. Questo livello viene definito Livello di prova o Livello di riferimento. Avendo così operato, si avrà che durante la lettura di una modulazione i due strumenti indicheranno approssimativamente gli stessi valori.
Con l'affermarsi della tecnologia digitale, anche gli strumenti di livello hanno seguito un'evoluzione appropriata al nuovo mezzo. Gli strumenti utilizzati nel dominio digitale sono tutti bargraph e, in genere, QPPM.
figura 6_5
Il capitolo dedicato agli indicatori di livello si conclude qui ma, poiché l'argomento è vasto e comprende aspetti complessi, potrete trovare ulteriori approfondimenti nella sezione dedicata al Loudness, a cominciare da quello sull'Intermodulazione.
Livelli operativi

Il Livello di esercizio è quel livello che viaggia nella catena audio, che corrisponde al 100% della modulazione, che azzera lo strumento di lettura a 0 dB e che corrisponde al valore di +6 dBV. Il Livello di esercizio è il valore su cui vengono tarate tutte le apparecchiature della catena audio. È da sottolineare che il valore assunto dalla normativa europea (CCIR)corrispondente al 100% di modulazione è +6 dBV, pari a 1.55V.
Il Livello di riferimento o di prova è normalmente un segnale sinusoidale riferito a 1 KHz ed è stato introdotto al fine di allineare le linee foniche di interscambio dei segnali audio, nel caso in cui, sulla stessa tratta, siano presenti misuratori del tipo VU o PPM.
I concetti relativi al livello dei segnali audio sarà nuovamente affrontato nei capitoli successivi, dedicati alla catena fonica e al controllo del segnale audio.
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