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Il loudness [5]

Livelli audio e loudness

Il livellamento
Le regolazioni del livello sono controllate con l'ausilio di un misuratore di livello (es. QPPM), facendo in modo che il livello massimo quasi raggiunga ma non superi l'indicazione del 100%. Ciò non significa che non ci siano mai ampiezze maggiori del 100%. I picchi di breve durata, che sono invisibili al tecnico, generalmente non dovrebbero produrre clipping, perché c'è una headroom sufficiente di 9 dB, come risultato di un'analisi approfondita del segnale.
Il loudness
Come è generalmente noto, lo stesso livellamento applicato a segnali differenti normalmente non produce la stessa impressione di volume. Questa discrepanza è particolarmente evidente quando si confrontano musica e parlato. Allo scopo di ottenere un volume uniforme nei programmi broadcast, a seguito di analisi approfondite, sono state definite alcune speciali raccomandazioni. Seguendo queste raccomandazioni in situazioni dove il parlato è particolarmente importante (ad esempio in programmi magazine, programmi di motorismo e pubblicità), il parlato andrebbe livellato a 0dB e la musica tra -8dB e -4 dB. Queste raccomandazioni sono utili per evitare eccessive differenze di loudness tra i programmi e anche all'interno di essi. In ogni modo, l'adattamento del loudness del programma per soddisfare i requisiti dell'orecchio umano non sempre può essere raggiunto solo così. Ciò è vero in modo particolare quando si utilizzano dei processori audio. In questo caso, quando si adatta il loudness alle caratteristiche dell'orecchio umano, è necessario un misuratore di loudness in aggiunta al misuratore di livello che sta controllando i livelli tecnici. Anche se sono state condotte parecchie indagini in questo senso, per molto tempo non è stato disponibile alcun misuratore standard di loudness. La correzione del loudness doveva essere fatta ancora manualmente con il controllo del tecnico. Naturalmente ciò non è praticabile quando la maggior parte delle funzioni di controllo sono fatte automaticamente. Nuove indagini hanno dimostrato che era realizzabile un misuratore di loudness usando nuovi algoritmi basati sulla misura contemporanea del livello e della potenza del segnale. Lo studio si è occupato di entrambi gli aspetti, soggettivo e oggettivo, delle misure di loudness. Nel primo caso, sono state utilizzate misure psicoacustiche per determinare il loudness del materiale broadcast selezionato percepito soggettivamente. Nell'altro caso, misure oggettive sono state mirate a ricavare rilevanti parametri del segnale che consentissero di definire il loudness oggettivo. Le prestazioni e l'accuratezza dei parametri oggettivi sono state studiate correlandole con i valori associati di loudness soggettivo. Al fine di ricavare dei parametri oggettivi rilevanti per ciascuno degli algoritmi di loudness e dei programmi, sono stati analizzati gli istogrammi di livello (cioè la frequenza di specifici valori di livello all'interno del brano). In ciascun caso è stata tracciata la distribuzione cumulativa di frequenza, per illustrare come i livelli del programma fossero stati superati per il 10%, 30% e 50% del tempo (vedi figura successiva).
Analisi della distribuzione cumulativa di frequenze di livelli di loudness oggettivo
Basandosi su questi risultati, è stato definito un algoritmo di loudness, ed è stato sviluppato un prototipo di misuratore di loudness da studio. Questo prototipo ha poi subito prolungati test, con particolare attenzione ai problemi relativi all'utilizzo pratico. Allo scopo di acquisire esperienza con questo misuratore di loudness da studio di nuovo sviluppo, sono state condotte delle misure su diversi canali DVB europei. Accanto ai livelli di loudness (LsM) e ai livelli di segnale (PPM, QPPM), sono state anche incluse nella campagna di misurazioni le ampiezze del segnale.
IL LIVELLAMENTO DEI PROGRAMMI E IL LOUDNESS NEL BROADCASTING DIGITALE
Aspetti generali
La Radio Digitale offre la possibilità di sbarazzarsi di quelle costrizioni che sono ben note nella radio FM analogica. Nella Radio Digitale, non c'è alcuna relazione tra il loudness e il range di trasmissione che richiede un processamento audio. Di conseguenza, l'ampio range dinamico della Radio Digitale può essere utilizzato al meglio, per esempio per trasmettere l'intera dinamica delle registrazioni CD di qualità top. Prima di tutto, i trasmettitori devono essere correttamente livellati seguendo le raccomandazioni ITU-BS.645-2 ed EBU R68-2000. Ciò dovrebbe prevenire l'eventualità di variazioni eccessive del loudness del programma. Nei canali radio europei di oggi (DVB, DAB e ADR), possono essere trasmessi segnali dei programmi equivalenti a una quantizzazione PCM a 20-bit, con una headroom di 9 dB e senza compromettere la qualità audio percepita. Questi argomenti confermano la necessità di una headroom di 9 dB e anche l'uso del QPPM negli studi di broadcasting, e ciò dovrebbe avere come risultato quella omogeneizzazione di cui si sente la necessità nelle funzioni operative e di manutenzione. Riguardo al livellamento manuale, dovrebbero essere utilizzati solo strumenti IEC (QPPM) standard e correttamente calibrati. Allo scopo di controllare il profilo di loudness in uno stesso programma, dovrebbe essere utilizzato anche un misuratore di loudness, come quello di cui si è parlato prima. Il misuratore di loudness proposto, inoltre, offre l'opportunità di controllare il profilo di loudness automaticamente.
Pre-fading automatico e aggiustamento di materiale di archivio
A causa delle differenze di livello e di loudness nel materiale di archivio, sarebbe utile, per le operazioni di trasmissione in automatico, di un database delle correzioni di livello e loudness. La figura che segue mostra un possibile schema di processamento del segnale per una Computer Aided Radio (CAR).
Schema di livellamento proposto per il broadcasting audio digitale
Il materiale di archivio viene pre-livellato tramite un fader automatico (AF). La contribuzione di archivio residente su broadcast server (BS) può essere livellata in maniera ottimale prima della trasmissione, tramite la correzione di livello (K) e di loudness (LsM), realizzata dal fader automatico. A controllare tutti i contributi nel canale somma sono i misuratori QPPM e il misuratore di loudness (LsM).
Misurazione del loudness
Oltre all'indicazione del 100% del QPPM, anche il misuratore di loudness (LsM) necessita dell'indicazione del 100%. Per un livellamento ottimale dei canali audio digitali, deve essere definito un ulteriore valore limite in aggiunta alla headroom. Segnali indesiderati ad alto livello possono essere controllati mediante una limitazione del loudness (Ls-Lim). Il limitatore di loudness può essere realizzato mediante un fader automatico controllato dal misuratore di loudness. Assicurandosi che la velocità di variazione del loudness corrisponda a quella dell'intervento manuale di un tecnico del suono, può essere evitata qualunque distorsione udibile. Questa operazione può essere descritta con il termine di adattamento di headroom.
Se sono rispettate le raccomandazioni ITU-BS.645-2 ed EBU R68-2000, e il segnale di trasmissione viene livellato al meglio mediante un QPPM, si può senz'altro raggiungere un certo bilanciamento di loudness, evitando così eccessivi salti. Nondimeno, alcune differenze di loudness rimarranno sempre, a causa delle diverse registrazioni e delle diverse tecniche di processamento audio. Queste residue differenze di loudness possono essere controllate da un misuratore di loudness aggiuntivo posto all'uscita dello studio. Allo scopo di avere il bilanciamento del loudness nelle trasmissioni audio digitali (come DVB, DAB e ADR), il primo passo da compiere è di avere una headroom di 9 dB. La risultante riduzione del range dinamico non avrà alcuna conseguenza per gli attuali canali digitali radio e TV, con la loro risoluzione di quasi 20-bit. Poiché, nella pratica, non si possono evitare segnali audio elevati e, allo stesso tempo, per garantire un limite di loudness accettato, si suggerisce un limitatore automatico di loudness, chiamato, appunto, adattatore di headroom. Questa soluzione (per evitare il clipping del segnale) sembra preferibile a quella che utilizza i limitatori. Il controllo di entrambe le cose, livello e loudness, si ottiene mediante il misuratore di loudness qui descritto.
A causa dei diversi requisiti dei materiali di archivio e broadcast, è consigliabile distinguere tra il livellamento del materiale di archivio e di quello broadcast. Nel caso del materiale di archivio che dovrà essere trasmesso, è altamente raccomandato che questo materiale sia opportunamente livellato, per essere conforme ai nuovi canali di trasmissione disponibili oggi.
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