DreamVideo è un digital magazine mensile con focus specifico sulla produzione e post-produzione video, rivolto a videomaker e filmmaker, che siano professionisti o semplici appassionati.    |     Anno VII nr.85-2017    |     ISSN 2421-2253

I livelli audio nella registrazione digitale

 

Le nozioni comunemente utilizzate nella registrazione audio analogica non possono essere applicate nello stesso modo in una registrazione digitale.

In un sistema analogico era consuetudine registrare il livello del suono più alto possibile, senza preoccuparsi troppo del superamento della soglia dei 0 dBu indicati dal VU-meter; poco importava se picchi del segnale superavano questo limite perché il sistema analogico è stato concepito per tagliare (clipping) i segnali audio ad un livello di +22 dBu, quindi con un ampio margine rispetto al valore di riferimento di 0 dBu. Il motivo di tale comportamento è da ricercare nel fatto di dover minimizzare il rapporto tra suono e rumore di fondo.

Un’altro fattore da tenere in considerazione del sistema analogico sono gli strumenti VU-meter, tali dispositivi indicano il valore medio del segnale audio e non mostrano i picchi transitori.

I sistemi analogici professionali utilizzano come livello di riferimento di registrazione il valore di +4 dBu alzando quindi ulteriormente la soglia di clipping fino a +26 dBu.

Nelle registrazioni digitali tutti questi concetti non sono applicabili.

Prima di continuare è bene chiarire alcune nozioni e le differenze tra le unità di misura del sistema analogico e del sistema digitale.

Il primo concetto da capire è la definizione di “margine operativo” o in gergo tecnico “headroom”, ovvero la differenza (espressa in dB) tra il massimo livello sonoro che un sistema può sostenere senza distorcere il segnale (clipping level) rispetto al livello di riferimento standard (reference level) dello stesso sistema. Il sistema analogico ha un headroom di 22 dB, tale risultato deriva dalla sottrazione del massimo livello di registrazione senza distorsione (+22 dBu) e il livello di riferimento standard (0 dBu).

Il concetto di headroom, come vedremo più avanti, è molto importante nelle registrazioni digitali ed è il principale fattore che determina la corretta registrazione del segnale audio e la possibilità di gestire tale registrazione nelle successive fasi di editing del suono.

Un’importante differenza tra analogico e digitale è l’unità di misura dei livelli del segnale audio: nei sistemi analogici l’unità di misura è il decibel riferito a 0.775 Veff che viene indicato con la sigla dBu; nei sistemi digitali, invece, il livello del segnale audio si misura in dBFS (decibel Fondo Scala) e il massimo livello di registrazione oltre il quale il suono viene registrato tagliato e quindi distorto corrisponde a 0 dBFS. 

In figura 1 è possibile vedere graficamente le relazioni tra i diversi sistemi di registrazione analogici e digitali, e confrontare i livelli di riferimento.


livelli audio di riferimento
Fig. 1

 

Sempre dalla figura 1 si può notare come nei sistemi digitali, per avere un headroom assimilabile al sistema analogico, il livello di riferimento si attesta a -18 dBFS per l’audio digitale a 24 bit (EBU), e a -12 dBFS per l’audio digitale a 16 bit.

La vecchia pratica di registrare al limite del valore massimo non deve essere più utilizzata con i sistemi digitali, soprattutto se stiamo lavorando su un progetto con più tracce audio (voce, musica di sottofondo, effetti sonori, ecc…) che dovranno quindi essere miscelati in post-produzione per arrivare al risultato finale.

Bisogna imparare a considerare il livello di -18 dBFS (24 bit) e -12 dBFS (16 bit) come se fosse l’indicazione 0 dBu o 0 VU dei precedenti sistemi analogici, solo in questo modo si riesce ad avere un headroom che ci permette di registrare in sicurezza ampie variazioni sonore.

Nei sistemi digitali, segnali superiori a 0 dBFS vengono tagliati e distorti in modo molto diverso da un sistema analogico; in figura 2 è possibile vedere il clipping analogico e il clipping digitale – si può notare che nel segnale digitale l’onda non è solamente tagliata, ma ci sono delle oscillazioni e delle variazioni dovute ad errori di calcolo dell’interfaccia A/D – tale distorsione è più udibile e decisamente più fastidiosa rispetto a quella analogica.

 

taglio clipping audio analogico digitale

Fig. 2
Clipping di un segnale audio a 1KHz sinusoidale

 

Un altro parametro da tenere in considerazione è il rumore di fondo (noise floor), infatti alcuni pensano che diminuendo il margine di headroom (quindi tenere un livello di riferimento più alto di -18 dBFS, per esempio 6 dBFS) si possa massimizzare il rapporto segnale/rumore del sistema di registrazione. Tale pratica è inutile se il rapporto segnale-rumore della sorgente è significativamente peggiore rispetto al sistema di registrazione utilizzato. 

Il rumore di fondo è definito come qualsiasi segnale diverso da quello monitorato, e si misura sommando tutti i rumori sorgenti e i segnali indesiderati all'interno del sistema di registrazione.

Il rumore di fondo teorico di un dispositivo analogico, ad esempio un mixer, è intorno a -100 dBu, mentre in un sistema digitale è di circa -144 dBFS; partendo da questi dati si può ricavare la gamma dinamica dei due sistemi di registrazione.

Nel sistema analogico la gamma dinamica (teorica) è di 126 dB.

Calcolata in questo modo: clipping level (26 dB) + noise floor (100 dB) = 126 dB.

Nel sistema digitale (24 bit) la gamma dinamica (teorica) è di 144 dB.

Calcolata in questo modo: clipping level (0 dB) + noise floor (144 dB) = 144 dB.

Quindi, lavorando su un sistema digitale con un livello di registrazione medio di circa -18 dBFS siamo sicuri di lavorare in sicurezza e nello stesso modo ad un sistema analogico professionale.

In ogni caso il rumore di fondo di dispositivi analogici (microfoni, pickup, tastiere, synth , ecc…) in un comune ambiente acustico sarà superiore a quello del sistema digitale utilizzato per la registrazione, quindi la diminuzione della headroom non porta alcun vantaggio alla qualità della registrazione, anzi un margine di headroom minore potrebbe causare problemi di clipping sui picchi del segnale, soprattutto se si sta registrando un evento live dove non si può prevedere a priori il livello del suono da registrare.

Esiste una certa confusione tra i media in commercio, quali ad esempio i CD o gli MP3, che sono rilasciati con un livello di picco a 0 dBFS, con un piccolissimo margine di headroom, e la necessità di un margine di headroom molto superiore quando si eseguono registrazioni che dovranno essere rielaborate e miscelate in post-produzione. Solo in fase di mastering, ovvero di preparazione del supporto master, dal quale verranno eseguite le copie o la distribuzione si dovrà eliminare il margine superfluo di headroom agendo sul controllo master fader del nostro software di editing o meglio ancora utilizzando la funzione “normalizza”.

 

Riassumendo

Meglio registrare a 24 bit anziché a 16 bit.

Quando registriamo l’audio in digitale trattiamo il livello del suono di -18 dBFS (24 bit) e -12 dBFS (16 bit) come l’equivalente del valore 0VU dei vecchi sistemi analogici; è intorno a questi valori che il segnale audio registrato dovrebbe oscillare, i picchi possono arrivare anche a -6 dBFS (24 bit) e a -4 dBFS (16 bit). Solo in questo modo possiamo essere sicuri di avere sotto controllo tutte le vostre tracce audio con cui stiamo lavorando e di non rischiare tagli e distorsioni.

Tenere sempre il livello di riferimento a -18 dBFS (24 bit) e -12 dBFS (16 bit) anche nei processi successivi di post-produzione; infatti l’inserimento di plug-in (per esempio un equalizzatore) potrebbero inserire picchi fantasma che superano i 6 dB di ampiezza. Anche errori di inter-campione o la conversione di risoluzione (per esempio da 24 a 16 bit) o della frequenza di campionamento possono creare picchi fuori scala.

Tenersi sempre lontani dalla soglia dei 0 dBFS, soprattutto se non si utilizzano dispositivi digitali professionali e normalizzare il segnale audio solo nel momento in cui create il master per la distribuzione.

Ricordatevi che se nella vostra registrazione viene inserito un clipping non può più essere eliminato, la parte di segnale che viene tagliata è persa e non recuperabile, ma ancor peggio sentirete un suono distort; meglio quindi avere un margine di headroom sicuro e concentrarsi sulla cattura del suono.

 
Autore: Vanessa Badidi
 
 
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