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Scheda 37

Apparecchiature per effetti

In questo gruppo sono compresi tutti quegli apparati che sono inseriti mediante circuiti ad anello nella catena fonica per migliorare qualche parametro qualitativo del segnale audio o per effettuare qualche alterazione della curva livello-frequenza: Filtri a 1/3 di ottava: hanno caratteristiche selettive molto accentuate; la pendenza caratteristica della loro curva passa banda é alquanto ripida, potendo variare da 40 a 60 dB per ottava. Questi filtri permettono qualsiasi sagomatura del suono come ad esempio quella del filtro telefonico, utilizzata per trasformare una voce ripresa da un comune microfono in quella proveniente dalla cornetta di un telefono. I circuiti telefonici hanno, come é noto, una larghezza di banda che va da 300 a 3000 Hz ma non é mai necessario effettuare questo taglio per ottenere l'effetto telefono. L'attenuazione viene regolata a orecchio in relazione al tipo di voce (é da notare che le voci femminili sono mediamente un'ottava sopra quelle maschili).
  • Compressore di dinamica: é un dispositivo che viene inserito all'uscita della catena fonica o, spesso, all'interno della catena fonica di ciascun modulo di ingresso del mixer, in particolar modo nelle riprese orchestrali. Esso effettua una riduzione della dinamica del segnale, intervenendo nei "fortissimo" orchestrali per ridurli nelle tolleranze di guadagno ammesse. Poiché agisce sul guadagno globale, esso non altera il rapporto dinamico. Nella registrazione audio analogica il rumore di fondo é di 60 dB, mentre il massimo livello ammesso é stabilito in 6 dB al di sopra del livello operativo che é +6dB, pertanto il rapporto segnale-disturbo teorico é circa 70 dB. Nella registrazione RVM il rumore di fondo é circa 47 dB, mentre il livello massimo é +8dB, quindi il rapporto S/N teorico é 55 dB. In entrambi i casi, però, si mantiene un margine di livello minimo registrato di 10 dB sopra il livello del rumore per assicurare un accettabile rapporto S/N in quanto é opportuno elevare il livello minimo al di sopra del rumore intrinseco del nastro. Ne conseguono un effettivo rapporto dinamico di registrazione audio di 60 dB e un effettivo rapporto dinamico di registrazione audio su video di 45 dB. Contenere la dinamica del segnale audio entro 60 dB significa quindi mantenere nei limiti delle nome il rapporto segnale-disturbo della registrazione.
  • Limitatore: é un dispositivo che viene inserito all'uscita della catena fonica, in modo particolare quando questa alimenta direttamente un sistema di modulazione per la distribuzione e la diffusione del segnale in cui i picchi di ampiezza potrebbero introdurre effetti dannosi di distorsione per sovramodulazione. Il limitatore, diversamente dal compressore, altera il rapporto dinamico del suono. Le prestazioni del limitatore sono caratterizzate da una soglia di compressione regolabile, dalla possibilità di variare il rapporto di compressione, da una costante di tempo di intervento che deve essere rapida e da una costante di tempo di rilascio che deve essere più lenta per evitare fenomeni di pompaggio. Più spesso le funzioni del compressore e del limitatore sono riunite in un'unica apparecchiatura chiamata compressore-limitatore. L'uso del limitatore diventa imperativo nel caso delle trasmissioni stereo. Infatti in questo caso deve essere assicurata la compatibilità di ascolto in mono anche per quanto riguarda i livelli. Il livello A+B é superiore di 3 dB rispetto alle singole componenti A e B e, anche se gli strumenti di misura sono tarati per tenere conto di questo incremento, quando i due canali sono fortemente sbilanciati si ha una sovramodulazione di ulteriori 3 dB, per cui diventa indispensabile l'uso del limitatore.
  • Riverbero: é un apparato che viene inserito all'uscita della catena fonica per riprodurre artificialmente quelle caratteristiche acustiche ambientali che si vogliono associare alla sensazione sonora della ripresa. In altre parole si tratta di compensare un'eventuale insufficienza dell'ambiente di ripresa sommando al segnale vero e proprio una porzione del segnale stesso opportunamente ritardata. Per quanto riguarda la trattazione analitica dei fenomeni acustici di eco e riverberazione, essa é stata ampiamente affrontata nei capitoli precedenti mentre, per quanto riguarda le tecniche utilizzate per ottenere l'effetto di ritardo voluto, sarà opportuno tralasciare la descrizione di quelle utilizzate nel passato, che appartengono ormai alla preistoria della registrazione sonora, e ricordare che al giorno d'oggi vengono utilizzate esclusivamente apparecchiature digitali, che offrono la massima flessibilità operativa e consentono di modificare la curva di risposta in frequenza del segnale primario e di quello ritardato. Inoltre si può regolare separatamente il ritardo delle basse, medie e alte frequenze dello spettro.
  • Il Dolby: il processo di registrazione introduce un disturbo sotto forma di segnale a basso livello con ampia larghezza di banda. È necessario ridurre questo disturbo senza provocare modifiche evidenti del segnale audio. I sistemi di riduzione di rumore detti complementari alzano il livello dei suoni deboli in fase di registrazione (almeno nella gamma di frequenze che interessa) in modo che, registrati a livelli più alti, mascherino il rumore introdotto dal mezzo di registrazione, ad esempio il rumore di fondo del nastro magnetico. In fase di riproduzione il livello viene riportato al valore originale, abbassando però, contemporaneamente e quindi rendendo meno udibile, il rumore. Tra i sistemi più utilizzati é da ricordare il sistema Dolby. Questo circuito agisce selettivamente sulla dinamica dei livelli comprimendo il disturbo senza provocare apparenti modifiche del segnale audio. Daremo qui, a titolo di esempio, un accenno sul principio di funzionamento che sta alla base del Dolby A, di cui le serie successive sono un'evoluzione. La figura seguente rappresenta uno schema a blocchi del processo di codifica e decodifica del sistema. Attualmente unità "pure" Dolby A non sono più in produzione, tuttavia le unità Dolby SR (Spectral Recording), che le hanno sostituite, sono solitamente in grado di funzionare anche in modalità Dolby A.
Figura 7_3
Il Dolby separa il segnale audio in ingresso in quattro bande di frequenza. Banda 1 = Passa basso a 80 Hz Banda 2 = Passa banda da 80 Hz a 3 KHz Banda 3 = Passa alto a 3KHz Banda 4 = Passa alto a 9 KHz. Dunque le bande 3 e 4 sono parzialmente sovrapposte. Un circuito di pre-enfasi incrementa il segnale che si trova sopra i 10dB, il livello del rumore ambiente, in ciascuna delle quattro bande. Successivamente ciascun segnale transita attraverso un compander bilineare (o compandor, come preferisce dire Ray Dolby), dove viene compresso, per eliminare ulteriormente il rumore a basso livello, e poi nuovamente espanso. Nella figura che segue sono illustrate le curve di trasferimento in fase di compressione (in giallo) e di espansione (in rosso) dei quattro compander bilineari usati nel Dolby A.
Figura 7_4
Come si può notare, il compressore vero e proprio opera solo in una certa gamma di livelli del segnale d'ingresso, precisamente fra i -40 dB e i -20 dB, rispetto al valore massimo, posto convenzionalmente a 0 dB, e comprime il segnale con un rapporto di 2:1, riducendo a 10 dB i 20 dB di dinamica di tale gamma di livelli (la gamma da -40 dB a -20 dB viene cioè compressa nella gamma da -30 dB a -20 dB). Al di fuori di tale gamma di livelli il compander in realtà non è un compander vero e proprio, ma un dispositivo lineare: da qui il nome di compander bilineare. Al di sopra dei -20 dB il segnale viene invece lasciato inalterato, in quanto qualsiasi trattamento è ritenuto non necessario, dal momento che il rumore del mezzo di registrazione è mascherato dal segnale. Questa scelta non solo non richiede alcuna modifica negli impianti di registrazione regolati sul livello massimo del segnale ma, non sottoponendo a compressione (e quindi al passaggio in un dispositivo non lineare) il segnale agli alti livelli, evita, nel caso di bruschi innalzamenti del livello, l'insorgenza di overshoots transitori, che porterebbero a registrare il segnale in una zona in cui il mezzo di registrazione, ad esempio il nastro magnetico, introdurrebbe delle distorsioni che impedirebbero poi una corretta decodifica. Al di sotto dei -40 dB il segnale non viene compresso, ma solo alzato di 10 dB. La scelta di non comprimere il segnale ai bassi livelli ha lo scopo di evitare che, in fase di riproduzione, le rapide variazioni di livello introdotte dall'espansore rendano percepibile del rumore modulato in ampiezza. Al di sopra dei -40 dB tale modulazione del rumore risulta invece inavvertibile, perché mascherata dal segnale. La filosofia di ridurre il rumore modificando il meno possibile il segnale originale, propria di tutti i sistemi Dolby, è detta del trattamento minimo. È esattamente l'opposto della filosofia adottata in altri sistemi, come il DBX, che invece alterano il segnale in maniera sensibile. Adottando la filosofia del trattamento minimo, il Dolby A consente di aumentare il rapporto segnale rumore (ai bassi e medi livelli) di 10 dB fra i 20 Hz e i 9 kHz e di 20 dB fra i 9 kHz e i 20 kHz. Questo risultato era ritenuto più che buono ai tempi in cui il sistema fu introdotto, dal momento che rendeva quasi sempre impercettibile il rumore introdotto dai registratori da studio con velocità del nastro di 38 cm/s o superiori. Poiché il Dolby A comprime, per ciascuna delle quattro bande, solo il segnale il cui livello è compreso nella gamma da -40 dB a -20 dB, portandolo nella gamma da -30 dB a -20 dB, è necessaria una precisa calibrazione dei livelli di segnale durante la riproduzione. In altre parole, è necessario, ad esempio, che il segnale che all'uscita del compressore aveva un livello di -25 dB, e quindi era compreso nella gamma di compressione, durante la decodifica esca dal registratore ed entri nell'espansore ancora con un livello di -25 dB. In caso contrario potrebbero venire espansi segnali che non sono stati compressi, producendo un effetto di pompaggio del suono, o non espansi segnali che sono stati invece compressi, producendo un suono dalla dinamica appiattita. Per consentire la corretta calibrazione le unità Dolby A possono generare un segnale di calibrazione, detto tono Dolby, a un livello ben preciso, detto livello Dolby. Questo segnale può essere registrato sullo stesso mezzo su cui si effettua la registrazione audio. Durante la riproduzione il livello di uscita del registratore andrà regolato in modo che il segnale Dolby in uscita si trovi al livello Dolby; per fare questo basta inviare il segnale all'ingresso dell'unità Dolby, che è in grado di segnalare quando il livello è corretto.
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