Home Studio per Digital Audio Recording: Manuale per la realizzazione di un Home Studio: Acustica, Allestimento, Attrezzatura, Know how

Di Alessandro Fois

E-Book digitale con contenuto pari ad un libro cartceo di 430 pagine in grande formato A4 con carattere Avenir 11; con 190 illustrazioni.

INDICE
PREFAZIONE
IL SUONO E LA FORMA D’ONDA
Suoni
Rumori
Forma d’onda, fasi e problemi di fase
PARAMETRI MUSICALI DEL SUONO
Altezza
Timbro
La manipolazione del timbro
Intensità
Dinamica
Inviluppo
ADSR
Il sintetizzatore
Le forme d’onda nella sintesi sonora
PROPAGAZIONE E FRUIZIONE DEL SUONO
Velocità del suono e lunghezza d’onda
Propagazione del suono e ostacoli
Eco
Riverbero
Spazialità
Simulazione della direttività sonora
Presenza e prossimità
Percezione del volume e sustain
Volume ideale per l’ascolto critico
ANALOGICO E DIGITALE
Il digitale ad alta definizione
I livelli del segnale
Il test di Montgomery
Il suono
Il futuro del digitale
Un parere personale
Il valore della musica
Finalità della musica ai giorni nostri
Influenze e classificazioni della musica
GLI ELEMENTI MUSICALI
Analisi tecnica degli elementi musicali
L’ascolto critico
SCELTA DELLA LOCATION
Limiti dell’home studio
Le sale
Proporzioni e dimensioni ideali dello studio
Stanze con forma e proporzioni non adatte
Orientamento della control room
ISOLAMENTO ACUSTICO
Finalità dell’isolamento acustico
Come procedere all’isolamento acustico dello studio
Cabine isolanti
Pannelli divisori mobili
Porte a tenuta acustica
ACUSTICA E ALLESTIMENTO DELLO STUDIO
Il percorso del suono
Onde Stazionarie
Frequenza di Schroeder
Calcolare tutte le risonanze modali
Analisi della risposta in frequenza
Le stanze di grandi dimensioni
Distanza critica
Echo e Flutter echo
Risoluzione dei problemi acustici
Uso dell’Eq per la correzione acustica
Onde stazionarie e accordatura tamburi
La comunicazione visiva tra le sale
Interfono per la comunicazione sonora tra le sale
MONITORS E MONITORING
I diffusori monitors principali
Il subwoofer
Monitors alternativi
Posizionamento del punto di ascolto e dei monitors
Posizionamento e taratura del subwoofer
Equalizzazione ambientale
Volume di ascolto critico durante il Monitoring
Monitoring per la sala di ripresa
CABLAGGIO E SEGNALE AUDIO
Il segnale acustico
Il trasduttore acustico
Il Segnale Elettroacustico
Conduttori bilanciati e sbilanciati
Inputs del preamplificatore
I livelli del segnale
COMPUTER E PERIFERICHE
CPU e DSP
Ram
Hd, Ssd, Raid
Messa a punto delle impostazioni del computer
DAW E CONVERTITORI
Impostazioni della DAW
I plug-in più utili per la Daw
MICROFONI
Un poco di storia
I trasduttori
La membrana
Angolo di ripresa e diagramma polare
Microfoni a doppio diaframma
Risposta in frequenza
Impedenza
Sensibilità
Spazio dinamico
Velocità dinamica
Distorsione e resistenza elettromeccanica
Scegliere un parco microfoni
PREAMPLIFICATORI
Input
Controlli
ALTRE ATTREZZATURE
Mixer e controller
Outboards analogici
Sistema midi, interfaccia, tastiera musicale
Virtual instruments e grooves
Aste microfoniche e supporti
Cavi
Arredi
Cassetta attrezzi
Know how
Il Fonico e il Direttore Artistico
Concludendo
Approfondimenti
 

• Lingua: Italiano
• Editore: Alessandro Fois
• Data di uscita: 8 ott 2019
• ISBN: 9788834195765

Anteprima del libro

INTRODUZIONE

Prefazione

La tecnologia digitale ha reso più accessibile l’attrezzatura necessaria per l’ottenimento di risultati di alto livello, sono quindi sorti numerosi Home Studio dedicati alla registrazione e alla elaborazione del suono.

Alcuni di essi sono condotti da fonici di elevata capacità, mentre altri hanno difficoltà ad emergere qualitativamente a causa della limitata competenza degli operatori, talvolta carente in ambiti anche rilevanti.

Con questo manuale e con gli altri della medesima collana mi sono proposto di fornire un aiuto concreto e semplice a chi opera o intende operare in un home studio digitale, puntando all’ottenimento di risultati proponibili alla industria di produzione audio di buona fattura.

La relativa facilità di applicazione dei criteri qui di seguito suggeriti sarà ideale per i principianti, ma anche altri operatori con limitata perizia potranno acquisire nuove nozioni, chiarire finalmente alcuni punti oscuri e organizzare le proprie competenze con un miglior ordine metodologico.

Scrivendo il manuale ho cercato di utilizzare forme espressive accessibili a tutti, evitando per quanto possibile alcune complessità come le equazioni matematiche e la dettagliata spiegazione di ogni motivazione retrostante ai processi, limitandomi talvolta alla mera enunciazione pratica dei metodi e delle soluzioni.

Pur con tali semplificazioni, ai meno esperti questo libro potrebbe apparire non del tutto facile, per cui suggerisco di mantenere una buona concentrazione in lettura, abbinandola alla necessaria sperimentazione sul campo.

Per esperienza posso affermare che non tutti sono in grado di apprendere efficacemente dai libri; per alcuni risulterà più proficua la facile visualizzazione degli esempi offerta da un video-corso, altri saranno in grado di trarre vantaggio soltanto affiancandosi a un maestro, altri infine prediligeranno il processo di apprendimento calmo e riflessivo offerto da un manuale.

Spero comunque che questo e gli altri libri della collana Audio Engineering - Manuali Audio per il Fonico possano essere di aiuto per coloro che avranno la pazienza di leggerli e di applicarne i contenuti.

Un saluto.

L’ Autore

***

Indice

INTRODUZIONE

Indice

Prefazione

***

Parte 1 - CULTURA DI BASE

Capitolo 1

IL SUONO E LA FORMA D’ONDA

Suoni

Rumori

Forma d’onda, fase e problemi di fase

L’onda sonora

Il moto armonico

Sovrapposizione di onde e fasatura

Inversione di polarità

Sfasamento temporale

Generazione degli armonici

Le drawbars dell’organo Hammond

Il battimento

Terzo suono di Tartini

Onda risultante composita

Problemi di fase durante il recording e il mixing

Chorus tramite sfasamento temporale (delay)

Capitolo 2

PARAMETRI MUSICALI DEL SUONO

Altezza

Timbro

Componenti del timbro

La manipolazione del timbro

Intensità

Dinamica

Escursione dinamica

Media dinamica e intensità media

Lufs

Variazione dinamica all’interno di un singolo suono

Inviluppo

ADSR

Attack

Decay

Sustain

Release

Il sintetizzatore

Le forme d’onda nella sintesi sonora

Capitolo 3

PROPAGAZIONE E FRUIZIONE DEL SUONO

Velocità del suono e lunghezza d’onda

Propagazione del suono e ostacoli

Eco

Riverbero

Spazialità

Simulazione della direttività sonora

Monofonia

Stereofonia

Quadrifonia

Surround

Ottofonia e sistemi puntiformi

Presenza e prossimità

Percezione del volume e sustain

Volume ideale per l’ascolto critico

Fonometro

Capitolo 4

ANALOGICO E DIGITALE

Il digitale ad alta definizione

Confronto su definizione e dinamica in registrazione

Il campionamento

Bit e dinamica

La catena audio di qualità

Aliasing

I livelli del segnale

Il segnale analogico

Il segnale digitale

I limiti del floating Point

Il test di Montgomery

Il suono

Il futuro del digitale

Un parere personale

Capitolo 5

IL VALORE DELLA MUSICA

Finalità della musica ai nostri giorni

Sottofondo riempitivo

Supporto ludico

Supporto narrativo

La narrazione astratta della musica

La crescita della consapevolezza

Influenze e classificazioni della musica

Musica popolare, colta, commerciale

Influenza etno-geografica e storico-culturale

La rivoluzione tecnologica musicale

Influenza globalizzante e liberista

Capitolo 6

GLI ELEMENTI MUSICALI

Analisi tecnica degli elementi musicali

Melodia

Tonalità, modalità, scale e intervalli

Sistema diatonico e cromatismo, comma, cent, accordatura

Armonia e accordi

Ritmo e groove

Dinamica, punteggiatura, portamento

Temi, strutture e stili

Arrangiamento e orchestrazione

L’ascolto critico

Parte 2 - ACUSTICA E ALLESTIMENTO

Capitolo 7

SCELTA DELLA LOCATION

Limiti dell’home studio

Le sale

Sala per la ripresa acustica

Control room

Stanza unica o doppia

Proporzioni e dimensioni ideali dello studio

Stanze con forma e dimensioni non adatte

Orientamento della control room

Capitolo 8

ISOLAMENTO ACUSTICO

Finalità dell’isolamento acustico

Primo: non disturbare

Secondo: non farsi disturbare

Terzo: isolare le sale tra loro

Come procedere all’isolamento acustico dello studio

Pavimento galleggiante

Contropareti laterali galleggianti - lato lungo

Strombatura delle pareti

Contropareti galleggianti fronte e retro - lato corto

Controsoffitto sospeso

La parete divisoria tra control room e sala ripresa

Isolamento e ottimizzazione acustica, rimedi comuni

Considerazioni finali

Cabine isolanti

Pannelli divisori mobili

Porte a tenuta acustica

Capitolo 9

ACUSTICA E ALLESTIMENTO DELLO STUDIO

Il percorso del suono

Propagazione

Ostacoli

Onde stazionarie

Calcolo della risonanza modale di base

Risonanze modali assiali, tangenziali e oblique

I multipli modali

Frequenza di Schroeder

Calcolare tutte le risonanze modali

Analisi della risposta in frequenza

Le stanze di grandi dimensioni

Distanza critica

Echo e flutter echo

Risoluzione dei problemi acustici

Scelta della stanza

Eliminazione del flutter echo

Eliminazione delle prime riflessioni

Abbattimento generale dei bassi

Abbattimento selettivo dei bassi

Diffusione ed omogeneizzazione dei medi e degli alti

Ottimizzazione del tempo di riverbero

Uso dell’eq per la correzione acustica

Onde stazionarie e accordatura tamburi

La comunicazione visiva tra le sale

Interfono per la comunicazione sonora tra le sale

Capitolo 10

MONITORS E MONITORING

I diffusori monitors principali

Il subwoofer

Monitors alternativi

Posizionamento del punto di ascolto e dei monitors

Immagine stereo

Criteri generali

Nodi modali e punto di ascolto

Prima riflessione retrostante

Prime riflessioni laterali e filtro a pettine

Posizionamento e taratura del subwoofer

Alcuni consigli

Equalizzazione ambientale

Controllo di linearità con le note musicali

Volume di ascolto critico durante il monitoring

Valutazione critica delle frequenze basse

Test del mix medioso

Monitoring per la sala di ripresa

I diffusori per la main room

I monitors per comunicare

Linee ausiliarie per il monitoring

I preamplificatori per le cuffie

I pannelli di connessione

Headphones

Come si procede

Monitoraggio pre o post fader

Gestire la latenza

Capitolo 11

CABLAGGIO E SEGNALE AUDIO

Il segnale acustico

Il trasduttore acustico

Il segnale elettroacustico

Conduttori bilanciati e sbilanciati

Disturbi elettromagnetici e cavi schermati

Cavi con linea bilanciata

Cavi con linea sbilanciata

Cavi stereo con linea bilanciata e sbilanciata

Processori hardware, amplificatori e altoparlanti

Inputs del preamplificatore

Micro

Linea

Instrument

I livelli del segnale

Livello di rumore

Fascia di presenza

Livello nominale

Fascia di headroom

Livello di distorsione e clipping

I livelli di gain da utilizzare nel preamplificatore

Parte 3 - ATTREZZATURE

Capitolo 12

COMPUTER E PERIFERICHE

CPU e DSP

Ram

Hd, Ssd, Raid

Messa a punto delle impostazioni del computer

Aggiornamenti

Energia

Indicizzazione archivio

Journaling

Multitasking

Capitolo 13

DAW E CONVERTITORI

Impostazioni della DAW

H/W Buffer size

Host processor

Usage limit

Delay compensation engine

Domensione della cache (Pro Tools)

Disk cache

I plugin più utili per la DAW

Time adjuster

Visualizzatore della correlazione di fase stereo

Gain

Equalizzatore

Compressore monobanda

Compressore multibanda

Riverbero

Eco/Delay

Exciter

Saturator

Inflator

Metering

Analizzatori

Generatori

Capitolo 14

MICROFONI

Un poco di storia

I trasduttori

Microfono dinamico

Microfono a nastro

Microfono a condensatore

Microfono valvolare

La membrana

Angolo di ripresa e diagramma polare

Microfoni a doppio diaframma

Risposta in frequenza

Impedenza

Sensibilità

Spazio dinamico

Velocità dinamica

Distorsione e resistenza elettromeccanica

Scegliere un parco microfoni

Alcuni suggerimenti

Capitolo 15

PREAMPLIFICATORI

Input

Micro

Linea

Instrument

Controlli

Input selector

Phantom

Pad

Micro impedence selector

Line level selector

Input gain

Input level leds

High pass filter

Output gain

Output level leds

Output

Capitolo 16

ALTRE ATTREZZATURE

Mixer e controller

Outboards analogici

Sistema midi, interfaccia, tastiera musicale

Virtual instruments e grooves

Formato dei plugins

Formato General Music e librerie di suoni

Grooves

Aste microfoniche e supporti

Cavi

Arredi

Cassetta attrezzi

CONCLUSIONE

Know how

Il fonico e il direttore artistico

Concludendo

Approfondimenti

Pubblicazioni

Come acquistare

Convenzioni librarie

Servizi

Seminari e partnership

Copyright

Informazioni e licenze

Parte 1 - CULTURA DI BASE

Capitolo 1

Il suono e la forma d’onda

La forma d’onda vorrebbe rappresentare la risultanza della somma di tutte le frequenze sovrapposte facenti parte del programma audio in ogni momento della linea del tempo, sia le fondamentali che le armoniche.

Prima di addentrarci nella pratica, ritengo indispensabile riassumere, con una esposizione che mi sforzerò di rendere semplice e pratica, le principali nozioni legate alla fisica del suono.

La maggior parte dei fonici dilettanti e semi-professionisti e purtroppo anche una buona parte degli operatori presunti professionali (sembra incredibile) non sono sufficientemente acculturati sull’argomento.

Per tale motivo, pur essendo essi dotati di esperienza, faticano spesso a trovare le soluzioni migliori, in quanto operano spesso con insufficienti cognizioni.

Senza tali conoscenze la gestione dei processori di dinamica, timbrici e ambientali diventerebbe una materia ostica e ogni buon risultato sarebbe accidentale quanto faticoso.

Coloro che già conoscono tutto sul suono potrebbero anche evitare la lettura di questa parte, ma è probabile che una rinfrescata alla memoria faccia bene anche a loro e che sia comunque piacevole.

Per quanto possibile, cercherò di essere semplice, essenziale e schematico, pur essendo la materia, in realtà, molto complessa.

Per prima cosa, per praticità, suddividiamo il mondo sonoro in:

Suoni

Rumori

In realtà tra i 2 mondi non esiste un confine netto.

Ogni sorgente sonora acustica contiene infatti una parte di rumore e può contenere una parte di suono.

Potremo quindi catalogare i fenomeni del mondo sonoro, per praticità, nell’uno o nell’altro gruppo, in proporzione alla preponderanza dell’uno o dell’altro.

Esaminiamoli qui di seguito.

La differenza tra un’onda sonora, caratterizzata da vibrazione regolare della fondamentale, e l’onda di un rumore, in cui non si può riconoscere alcuna vibrazione regolare e costante.

Suoni

E’ definito suono ogni fenomeno acustico nel quale sia distinguibile una intonazione riconoscibile e costante, che in musica viene chiamata nota musicale.

Ad esempio, sono suoni: il Canto della Voce Umana, le Note Musicali emesse dagli strumenti ad aria, dagli strumenti a corde, da alcuni strumenti a percussione, come lo xilofono, i timpani e altri.

Sono anche suoni una gran parte delle sonorità emesse dagli strumenti musicali elettronici.

Per estensione del concetto, è definito suono anche una sequenza di sonorità intonate che, se organizzata con criteri musicali, in musica è definita melodia.

Rumori

Per contrapposizione, sono quindi definiti rumori i fenomeni acustici nei quali non sia possibile riconoscere una intonazione costante definibile come nota musicale o come melodia.

Ad esempio, sono rumori quelli emessi da alcuni strumenti musicali a percussione come i piatti delle bande musicali e quelli della batteria, le maracas, il guiro e tanti altri.

Sono infine rumori tutti gli altri fenomeni acustici naturali, artificiali, meccanici e accidentali che avvertiamo ogni giorno.

In campo musicale sono utilizzati soprattutto i suoni, ma alcuni rumori sono utilizzati nel linguaggio musicale per la loro importante valenza ritmica ed evocativa (si pensi ad esempio alla batteria).

Forma d’onda, fasi e problemi di fase

Prima di proseguire con la definizione dei vari parametri del suono, sarà bene definire l’onda sonora acustica e conoscerne la rappresentazione schematica, meglio definita forma d’onda.

L’onda sonora

Come abbiamo visto, l’onda sonora si genera quando un corpo elastico viene sollecitato esternamente, e continua a vibrare per l’intero mantenimento della sollecitazione stessa, e ancora per altro tempo alla fine di essa, in funzione dell’inerzia vibrante residua e degli eventuali ostacoli che tendano a frenarla o bloccarla.

Come sappiamo tale vibrazione viene trasmessa alle particelle fluide adiacenti (aria o acqua, ad esempio) e in tal modo tende a propagarsi nello spazio mantenendo quasi intatte le caratteristiche originarie dell’onda generate

Se durante la propagazione le particelle vibranti del fluido incontrano un organo ricettivo capace di interpretarle (il complesso costituito da orecchio e cervello), esse vengono percepite con la sensazione chiamata suono.

Ma che cosa è la vibrazione?

Per spiegarlo consideriamo ad esempio una corda tesa tra n.2 punti fermi con sufficiente tensione.

Il moto armonico

Per mezzo di una sollecitazione esterna la corda in stato di riposo viene spinta ad allontanarsi, dilatandosi elasticamente, verso la direzione opposta alla sollecitazione, per poi vibrare nella direzione opposta, attratta dalla propria elasticità, creando così un movimento oscillatorio regolare  definito moto armonico, avente una certa ampiezza, la quale progressivamente tenderà a diminuire sino a riportare la corda in stato di quiete, in equilibrio tra i due punti di ancoraggio.

Una corda tesa tra due punti fermi quando sollecitata vibra alternativamente in due campi opposti rispetto alla posizione centrale di riposo, espandendosi e contraendosi alternativamente con ampiezze progressivamente ridotte, sino a tornare allo stato di quiete. L’ampiezza della vibrazione determinerà il volume sonoro percepibile, mentre la frequenza della oscillazione determinerà l’altezza del suono.

Per convenzione diciamo che la corda oscilla alternativamente in due campi opposti delimitati al centro dalla sua posizione di equilibrio, definibili campo positivo e campo negativo di vibrazione.

Una più grande ampiezza della vibrazione, come vedremo, determinerà maggiore pressione sonora sull’aria circostante e si manifesterà con un maggiore volume sonoro percepito.

La altezza del suono, come meglio vedremo più avanti, è determinata dalla tensione della corda oppure dalla sua tensione, entrambi elementi capaci di richiamarne più rapidamente il ritorno, creando una vibrazione più rapida della corda stessa, che avrà quindi un periodo temporale più breve (minore durata) tra una cresta dell’onda e l’altra.

Per definire le parti di una onda sonora, chiameremo:

fase positiva la sua espressione in un campo di vibrazione rispetto al punto di riposo

fase negativa la sua espressione nel campo opposto

cresta l’apice dell’onda, distinguendo in positiva e negativa

ampiezza l’altezza dell’apice dell’onda rispetto al punto centrale di quiete

periodo la distanza tra due creste aventi la stessa fase - periodi brevi corrisponderanno a frequenze-note più elevate, periodi lunghi, al contrario, corrisponderanno a frequenze -note più basse - la durata del periodo può anche essere definita ciclo

Come meglio vedremo più avanti, ogni oscillazione di un corpo elastico produce una vibrazione più o meno rapida, la quale conterrà delle sub-oscillazioni, con frequenza multipla della fondamentale, definite armoniche e altamente influenti sul timbro del suono.

Oscilloscopio e forma d’onda

La rappresentazione schematica della vibrazione di un’onda pura, cioè priva di armoniche e per tanto definita sinusoidale (cioè a forma di sinusoide) è ben nota a tutti gli operatori dell’audio; tale forma è la rappresentazione grafica che appare all’oscilloscopio esaminando il segnale elettroacustico di un’onda pura priva di armoniche.

Rappresentazione di una onda sinusoidale regolare nello schermo di un oscilloscopio.

N.B.

L’onda sinusoidale pura non esiste in natura ed è ottenibile soltanto per mezzo di un processo di sintesi sonora.

Lo strumento musicale forse più vicino a tale schematica purezza è il flauto quando suonato nel registro di pianissimo il quale, pur contenendo armoniche, manifesta una grande preponderanza di volume della fondamentale.

Ne risulta che l’onda del flauto nel registro di pianissimo, osservata all’oscilloscopio presenta un forma molto vicina a quella del sinusoide puro.

La forma d’onda nell’analizzatore di spettro

Visualizzando un’onda sinusoidale in un analizzatore di spettro, vedremo apparire un innalzamento della sola pura frequenza interessata, che sarà rappresentata ad un volume proporzionale all’ampiezza dell’onda.

Una frequenza sinusoidale pura avente frequenza di 100 hz rappresentata nell’analizzatore di spettro.

Più avanti analizzeremo alcune forme d’onde utilizzando sia l’oscilloscopio che l’analizzatore di spettro come elementi d’indagine.

Prima di considerare le variabili legate all’introduzione di armoniche nel puro sinusoide, vediamo che cosa succede giocando con le variabili di fase delle onde sonore.

Sovrapposizione di onde e fasatura

Due onde sonore identiche perfettamente sovrapposte daranno luogo ad un’onda risultante identica nel periodo, ma avente una ampiezza (e quindi un volume percepibile) pari alla somma delle altre due, come è perfettamente riscontrabile sull’oscilloscopio e all’ascolto.

Stesso risultato sommatorio si verificherà anche durante la sovrapposizione di due onde identiche, di cui una abbia una ampiezza maggiore dell’altra.

Due onde sonore aventi un periodo identico (ossia corrispondenti a due suoni aventi perfettamente la medesima frequenza) e perfettamente sovrapposte sono definite onde in fase a prescindere dalla loro eventuale differenza di ampiezza.

Si dice che due onde acustiche identiche sono in fase quando le loro creste di segno positivo coincidono e di conseguenza anche quelle negative, producendo un’onda identica in frequenza, ma di maggiore ampiezza (volume più forte).

Quindi:

due o più onde sovrapposte avente uguale periodo daranno luogo ad una risultante in perfetta fasatura con le originali, avente come ampiezza la somma delle ampiezze delle creste.

Due onde acustiche identiche e perfettamente in fase, sommate tra loro danno luogo ad un’onda risultante (quella in alto) avente pari frequenza (quindi anche pari intonazione) e ampiezza (volume sonoro) pari alla somma delle due onde originarie. La somma delle ampiezze avviene anche con onde perfettamente fasate aventi ampiezze differenti ma con frequenza identica.

Analogamente:

due o più onde sovrapposte aventi differenti periodi (frequenza) e ampiezza (volume) daranno luogo ad una risultante pari alla somma algebrica dei valori d’onda positivi e negativi rilevati in ciascuno dei loro punti coincidenti contemporanei.

Se il periodo è differente, avverrà comunque una sommatoria secondo il concetto algebrico della somma di valori di fase positiva (rappresentati dalle ampiezze al di sopra della linea di riposo centrale dell’onda) e quelli negativi (sotto la linea centrale).

Si tratta sostanzialmente di vettori d’onda emessi alternativamente da forze vibrazionali, i quali si sommano quando convergono nel medesimo verso e si sottraggono quando i versi si oppongono, in misura pari alle relative ampiezze di entrambe.

Esempio di sovrapposizione di due frequenza sinusoidali di pari intensità ma diversa frequenza, la prima pari a 300 hz e la seconda a 500 hz: nella terza riga l’onda risultante ottenuta dalla somma delle precedenti. E’ evidente la somma algebrica tra le ampiezze, in quanto fasi di verso uguale si sommano e fasi opposte si sottraggono.

Se disponendo di due onde regolari e costanti identiche, ne ritardiamo una in modo da far comunque coincidere perfettamente il profilo, otterremmo comunque ugualmente, nei punti di sovrapposizione, un onda identica con ampiezza maggiore data dalla somma delle due.

A sinistra vediamo la sovrapposizione di due onde identiche che danno luogo ad una risultante identica ma avente ampiezza doppia. A destra, la seconda onda è stata ritardata di un periodo esatto e la risultante sarà identica alla precedente fuorché nel punto di partenza, ovviamente.

Inversione di polarità

Un’onda elettroacustica, per mezzo di processi elettrici, può essere invertita di polarità.

Il risultato sarà un’onda identica nella quale le creste positive sono rese negative, e viceversa.

La stessa cosa succederà nel caso di due onde costanti e identiche, di cui una sia riprodotta con un ritardo di mezzo ciclo.

In entrambi i casi esse si sommeranno algebricamente o, se preferite, vettorialmente: due forze uguali e opposte si annullano, il risultato sarà quindi una linea perfettamente piatta nell’oscilloscopio, e contemporaneamente ascolteremo il silenzio a testimonianza della totale assenza di vibrazione: l’onda infatti è stata perfettamente annullata.

Diminuendo o aumentando gradatamente la sola ampiezza (cioè il volume di riproduzione) di una qualsiasi delle due onde identiche ed opposte, emergerà in crescendo il volume di quella di esse che avrà volume più alto, con una ampiezza (e relativa intensità sonora ascoltabile) pari alla differenza di intensità delle due.

N.B.

Questo test, così come altri che vedremo, sono facilmente eseguibili sulla vostra DAW, utilizzando più tracce e un generatore di frequenze sinusoidali.

Esempio di sovrapposizione di due frequenza sinusoidali di pari intensità e frequenza, ma di polarità esattamente opposta. La somma algebrica dà luogo ad una linea piatta nel punto di riposo dell’onda, avente ampiezza zero e corrispondente al silenzio assoluto.

Sfasamento temporale

Per semplificazione ipotizziamo ancora di disporre di due sole onde sinusoidali identiche e pure, di cui una lievemente ritardata nel tempo.

Questa condizione esclusiva non può avvenire in uno spazio acustico bensì solo in laboratorio, ad esempio ritardando opportunamente il tempo di riproduzione di una di due tracce identiche sulla timeline della daw; ciò a causa della mille riflessioni indotte dall’ambiente, che tenderanno a creare una serie di onde sovrapposte con differenti tempi di ritardo, che si sovrapporranno a quella originaria creando una risultante molto complessa.

In un luogo molto aperto con pavimento non riflettente (per esempio una grande prateria senza alture nei dintorni e in assenza di vento e di rumori ambientali) oppure in camera anecoica può essere creato un effetto simile, per mezzo di un unico pannello, molto riflettente su una larga banda costante, che restituisca all’ascoltatore due onde di cui una diretta originale e un’altra riflessa sul pannello, che sarà lievemente più debole e un pizzico ritardata.

Qualora il ritardo tra due onde identiche in frequenza non risultasse di misura esattamente uguale ad un intero periodo, dalla loro somma risulterà un onda risultante, i cui decorsi di intensità nelle due alternate polarità si sommeranno algebricamente in ogni loro punto, per cui avremo le seguenti risultanze:

qualora le due onde fossero in fase (0°) - otterremo la somma delle ampiezze - se le onde avessero anche uguale intensità avremo anche questa volta un’onda di pari frequenza e di doppia ampiezza

qualora le due onde fossero in opposizione di fase (180°) - otterremo la differenza delle ampiezze - se le onde avessero anche uguale intensità avremo una linea piatta, cioè l’annientamento reciproco delle due onde

qualora le due onde fossero in quadratura di fase (90°, posizione intermedia tra le suddette) - avremo in parte un rafforzamento e in parte una diminuizione di ampiezza

Generazione degli armonici

Come meglio vedremo più avanti parlando del timbro, anticipiamo dicendo che nel mondo fisico reale ogni manifestazione sonora (regolare e non) è costituita dal cosiddetto armonico fondamentale (1° armonico, chiamato anche semplicemente la fondamentale), sin qui rappresentato schematicamente dal nostro sinusoide, al quale risultano sovrapposti alcuni armonici superiori contemporaneamente generati (2°, 3°, 4°, 5° armonico, e così via, virtualmente all’infinito).

Tali armonici scaturiscono dal modo vibratorio dei corpi elastici che producono il suono, creando vibrazioni a velocità multiple della fondamentale, per cui gli armonici superiori avranno frequenza che sarà 2, 3, 4 (ecc.) volte quella della fondamentale.

Qui di seguito un esempio di quanto sopra, applicato alla vibrazione di una corda, che evidenzia tali vibrazioni multiple.

Qui sopra una corda in riposo, seguita dalle rappresentazioni dei vari modi vibratori contemporanei a partire dal fondamentale, che costituiscono gli armonici, la cui generazione si manifesta come una progressione di frequenze contemporanee e sovrapposte in un unica emissione, avente ciascuna vibrazioni multiple della fondamentale stessa.

In un laboratorio audio, possiamo ottenere artificialmente una onda arricchita da quelli che sarebbero i suoi armonici naturali, aggiungendo al sinusoide fondamentale le frequenze multiple regolari di cui sopra.

Aggiungendo ad uno ad uno gli armonici in giusta progressione, nell’analizzatore di spettro vedremo apparire le singole guglie corrispondenti alle varie frequenze degli armonici, mentre nell’oscilloscopio noterermo una deformazione progressiva dell’onda sinusoidale fondamentale, sino a definire altre forme tendenti a quelle evidenziate nella schematica nomenclatura tradizionale delle forme d’onda di sintesi: triangolare, quadra, dente di sega e loro varianti.

Rappresentazione schematica delle più tipiche forme d’onda ottenute per mezzo di sintesi e, a destra, la rappresentazione schematica della loro visualizzazione su un analizzatore di spettro.

Se ascoltiamo il risultato sonoro di questa operazione, noteremo come il sinusoide fondamentale continuerà a fornirci la sensazione generale di altezza del suono (con conseguente identificazione della nota musicale corrispondente), mentre le frequenze aggiunte aggiungeranno apertura al timbro, in misura proporzionale al loro volume relativo rispetto alla fondamentale.

N.B.

In natura gli armonici tendono naturalmente a diventare meno intensi via via che si procede verso l’alto.

Alcuni di essi però possono risultare acusticamente amplificati e altri più attenuati, in conseguenza della struttura del corpo risonante del generatore del suono e della struttura fisica del generatore stesso.

Continuando a sperimentare come sopra potremo notare come il colore sonoro rilevato all’ascolto si modifichi notevolmente nel diversificare il volume relativo dei vari armonici, e di come questo influisca nelle rappresentazioni forniteci dall’oscilloscopio e dall’analizzatore di spettro.

In tal modo avremo creato un modello schematico di ciò che accade naturalmente negli strumenti musicali acustici: un’ onda complessa regolare.

Esempio schematico di visualizzazione all’analizzatore di spettro di un’onda a dente di sega, con evidenziazione della fondamentale a 100 hz e i suoi armonici a frequenze multiple (200, 300, 400, 500 hz, ecc.).

Se avete familiarità con l’organo a canne (il pipe organ) o ancor meglio con l’organo elettromagnetico Hammond, capaci entrambi di generare acusticamente onde sonore acustiche di forma molto prossima al sinusoide, potrete facilmente eseguire un esperimento molto illuminante sull’effetto risultante dalla manipolazione degli armonici sinusoidali.

Le drawbars dell’organo Hammond

Per questa prova, consiglio di utilizzare un virtual instrument emulatore dell’organo Hammond, avendo cura di escludere ogni effetto di riverbero, movimento del rotore, vibrato, saturazione, percussione.

L’utilizzo di tale instrument dentro la Daw vi permetterà di visualizzare meglio l’effetto delle vostre prove nell’oscilloscopio e nell’analizzatore di spettro.

Inizialmente utilizzate soltanto una singola nota dell’organo (consiglio il LA a 220 hz), in modo da schematizzare meglio l’esperimento).

Per chi non lo sa, nell’Hammond la gestione del volume della fondamentale e degli armonici delle note suonate sulla tastiera avviene per mezzo della regolazione dei tiranti  denominati drawbars, capaci di assegnare ad ogni nota suonata:

un volume, regolabile a piacere, per la frequenza sinusoidale fondamentale, ottenibile per mezzo del tirante del registro cosiddetto da 8’ (si intendono n.8 piedi, misura correlata alla corrispondente lunghezza delle canne, nel pipe organ, per ottenere tale registro)

un altro volume, regolabile a piacere, per la frequenza sinusoidale del primo armonico per mezzo del tirante da 4’ (ottava superiore del registro da 8’)

tutti gli altri volumi, regolabili a piacere, per le frequenze sinusoidali dei successivi armonici naturali previsti nel sistema Hammond, per mezzo dei restanti tiranti da 2²/³’ (quinta) - 2 (ottava) - 1³/⁵’ (terza) - 1¹/³’ (quinta) - 1’ (ottava).

Rappresentazione schematica delle drawbars dell’organo Hammond.

Nel gestire i volumi relativi dei vari drawbars, toccate con mano come sia possibile costruire tanti colori sonori molto differenti, e osservate i risultati grafici delle vostre manipolazioni attraverso i display dell’oscilloscopio e dell’analizzatore di spettro installati sul bus master della daw.

Sarà una esperienza molto illuminante per la vostra consapevolezza fonica.

N.B.

L’organo Hammond e anche numerosi organi a canne sono dotati anche di n.2 falsi armonici bassi gestibili in forma di drawbars, corrispondenti alla 8° bassa della fondamentale da 8’ (sarebbe il registro da 16’) e la sua quinta (registro da 5¹/³’).

Per mezzo di questi drawbars speciali sarà possibile complicare il sound building (in un modo che qui non spiegheremo) per ottenere effetti timbrici ancor più vari e interessanti.

Il battimento

Supponiamo di riprodurre simultaneamente due frequenze sinusoidali con ampiezze pari o simili, di cui una sia accordata 1 hz più alta dell’altra, ad esempio un LA accordato a 220 hz e un altro a 221 hz (vi invito anche a provare questo test sulla vostra DAW).

All’ascolto rileveremo chiaramente una oscillazione di ampiezza progressiva e costante alla velocità di n.1 ciclo per ogni minuto secondo.

Ciò è dovuto alla onda risultante formata dalla sovrapposizione stessa che, se osservata all’oscilloscopio, ci mostrerà una evoluzione della forma d’onda che si proporrà sempre uguale ad ogni singolo secondo.

Abbassando l’intonazione della seconda onda a 220,5 hz, lo stesso fenomeno si manifesterà a cicli più lenti, con durata di n.2 secondi.

Al contrario, elevando la differenza di intonazione progressivamente, rileveremo una altrettanto progressiva accelerazione dei cicli.

Queste variazioni cicliche sono definite battimenti, che saranno più o meno rapidi, in dipendenza della sfasatura di frequenza tra le due onde.

La differenza in hz delle frequenze di 2 suoni emessi contemporaneamente determinerà la frequenza del battimento.

Sommando tre o quattro di tali onde, ciascuna con lieve differenza di frequenza l’una dall’altra, otterremo un battimento ciclico più complesso.

N.B.

I battimenti lenti possono determinare anche una gradevolezza musicalmente apprezzata in certi contesti; per esempio è noto il timbro di Musette della fisarmonica, ottenuto facendo suonare insieme, per ogni nota, due ance accordate con una differenza di pochi hertz, in modo da ottenere un vibrato molto morbido e dolce; analogo effetto, anch’esso molto utilizzato specialmente negli anni 70 e 80, si otteneva accordando in modo similmente differente due generatori (oscillatori) del sintetizzatore.

Aumentando la divergenza dell’intonazione di due sorgenti uguali il battimento diventerà così veloce da generare una sensazione disfonica prossima al rumore.

Essa si attenuerà nel momento in cui la differenza di intonazione diventerà così ampia da costituire un rapporto semplice di intonazione, che sarà percepito come intervallo musicale più o meno armonico, dotato di massima consonanza nell’approssimarsi agli intervalli cosiddetti (in musica) di quarta e di quinta, ma anche di sesta e di terza (entrambi