Appunti_informatica Applicata Ai Beni Musicali

8/8/2019 Appunti_informatica Applicata Ai Beni Musicali

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Appunti di informatica musicale

V. Marco Uf.ic. Carnazzo

4 dicembre 2006


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Introduzione

Da anni mi interesso di informatica (per lavoro e hobby) e di musica (per

hobby) e via via ho raccolto appunti sui punti di contatto tra le due cose, siaa livello di programmatore che a livello di produttore. Pensando che potessero

fare comodo a qualcuno, ho deciso di renderli pubblici. Ogni commento e ben

gradito a questo indirizzo: marcocarnazzo (at) ufic.it.

Questo testo e profondamente in debito con una marea di fonti.

Un elenco non esaustivo e il seguente:

Computer e Musica - Manuale completo di Enrico Paita (Jackson Libri)

Linux musica e suoni di Dave Philips (Hops Libri)

SM Strumenti Musicali (rivista della Vnu Business Publications)

i newsgroup it.arti.hiphop e it.comp.musica

Silvio Relandini (per tutte le immagini), Derek e Kboard.

Questo testo non e ancora terminato: soprattutto mancano ancora le imma-

gini, che spero di riuscire ad inserire al piu presto.

Il testo potrebbe contenere inesattezze, che vi prego di segnalarmi; non mi

ritengo comunque responsabile di qualsiasi conseguenza derivata da esse.

Questo testo e coperto dalla GNU Free Documentation License (vedi Ap-

pendice A).

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Indice

1 Il suono 6

1.1 Alcune nozioni di fisica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2 Rappresentazione delle onde sonore . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Componenti del suono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.4 Lo spettro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5 Altezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.6 Intensita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.6.1 Il decibel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.7 Timbro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.8 Riflessione e riverbero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2 La catena del suono 14

2.1 Le casse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3 Il sintetizzatore 17

3.1 Sintetizzatori analogici e digitali . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2 I componenti principali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.3 VCO / DCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.4 VCF / DCF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.5 Equalizzatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.6 VCA / DCA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.7 Generatore di inviluppo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.8 LFO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.9 Hard sync . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.10 S tep sequencer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.11 S intesi del suono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.12 I l campionatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

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INDICE INDICE

4 Il M.I.D.I. 25

4.1 Cosa e il M.I.D.I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2 I messaggi MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.3 Channel mode message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.4 I controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.5 System Common Message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.6 System Exclusive Message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.7 Lo standard GM General MIDI Level 1 . . . . . . . . . . . . . . 39

4.8 Roland GS General Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.9 Yamaha XG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.10 SMF Standard MIDI File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.11 RPN e N-RPN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.12 Sys-Ex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.13 S incronizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.14 SMPTE, MTC e world clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.15 Reti MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5 I sequencer 49

5.1 Un po di terminologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.2 Struttura generale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5.3 Processing audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505.4 Processing MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5.5 La quantizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.6 I plugin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.7 I controlli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.8 I VST Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.9 Lamministrazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.10 I driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.11 Altre caratteristiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

6 Consigli pratici 53

6.1 Riverbero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

6.2 De-Esser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

GNU Free Documentation License 56

1. APPLICABILITY AND DEFINITIONS . . . . . . . . . . . . . . . 56

2. VERBATIM COPYING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3. COPYING IN QUANTITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4. MODIFICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59


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INDICE 5

5. COMBINING DOCUMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . 627. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS . . . . . . . . 62

8. TRANSLATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9. TERMINATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE . . . . . . . . . . . . 63

ADDENDUM: How to use this License for your documents . . . . . . 64


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Capitolo 1

Il suono

Il suono e unonda di pressione acustica che necessita di un mezzo per la

propria propagazione. Il cervello trasforma questa energia in sensazione sonora.

1.1 Alcune nozioni di fisica

Per pressione si intende la forza applicata ad una superficie: quando questa

forza viene applicata, la superficie subisce una variazione rispetto al propriopunto di equilibrio. Per la terza legge di Newton1, una volta cessata lapplica-

zione della forza, la superficie tende a tornare al proprio stato di equilibrio. La

capacita di assorbire una pressione da parte di una superficie ha un limite, do-

vuto alla propria elasticita: superata questa soglia, la superficie si distrugge.

Non e comunque un caso inerente al suono, in quanto entrano in gioco pressioni

bassissime.

Quando un corpo riceve questa energia, la redistribuisce alla materia a

lui vicina (nel nostro caso un mezzo): ad esempio, un corpo passa lenergia ad

una molecola, che tende ad accelerare, sbattendo sulle altre molecole2. Ci sara

quindi una zona di massa daria compressa, cioe con pressione maggiore delle

altre zone. Se ci sono due zone daria, una bassa e laltra ad alta pressione, quella

a bassa richiama quella ad alta pressione. Si instaura quindi un movimento del

genere:

1Ogni qualvolta vi sia un processo di interazione fra due corpi, alla forza che agisce sul

corpo 1 si accompagna una forza che agisce sul corpo 2 e queste forze sono uguali in modulo

ma di segno contario.2Il numero di urti e dato dal numero di Avogadro. Si tratta comunque di milioni di urti al

secondo.

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1. Il suono 7

Nella definizione di suono, laggettivo acustica indica che e una variazio-

ne di pressione percepibile dallorecchio (esempi di di onde di pressione nonacustiche: il mare, i terremoti e le esplosioni).

Piu il mezzo e denso e piu il suono e veloce (se ignoriamo i problemi di

isolamento). Nellaria, a 20A e al livello del mare, la velocita del suono e

343m/s. Nellacqua dolce e 1450m/s. Nellacqua salata e 1550m/s. Nellacciaio

e 5000m/s.

1.2 Rappresentazione delle onde sonore

Landamento di unonda sonora generica viene rappresentato in un graficoche descrive le variazioni di pressione dellaria in funzione del tempo. La forma

donda sonora piu semplice che si possa immaginare e londa sinusoidale ed

unonda sinusoidale ha unequazione generica del tipo

y(t) = A sin(2 f t + )

dove:

t indica il tempo e viene misurato in secondi.


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1.3 Componenti del suono 1. Il suono

A indica lampiezza massima dellonda, cioe la massima compressione (o

depressione) dellaria.

f e la frequenza ed indica il numero di oscillazioni che londa compie nel-

lunita di tempo. La frequenza viene misurata in Hertz (Hz) dove 1 Hertz

corrisponde ad un ciclo al secondo. Linverso della frequenza e il perio-

do T = 1f

ed indica il tempo necessario ad eseguire una sola oscillazione

completa.

indica la fase iniziale dellonda (spostamento). Durante la compressione e

la depressione dellaria la pressione passa per una condizione di equilibrio

durante la quale cresce o diminuisce. A questi momenti corrisponde la

cosiddetta fase dellonda.

Con il termine lunghezza donda si intende la distanza tra due condensazioni

(o rarefazioni) consecutive dellonda; la lunghezza donda si indica con il simbolo

ed e in relazione con la frequenza secondo la formula = vf

dove v indica la

velocita di propagazione dellonda.

1.3 Componenti del suono

Il teorema di Fourier afferma che un suono e formato da diverse componenti

sinusoidali. Una componente sinusoidale e una funzione sinusoidale avente una

certa ampiezza, frequenza e fase.

Lintonazione di un suono e data dalla frequenza della componente avente

frequenza piu bassa di tutte (detta fondamentale). Le altre componenti vengono

dette armoniche se sono in rapporto armonico con la fondamentale, ovvero se

la loro frequenza e multipla di un intero positivo diverso da zero. Il suono di

molti strumenti acustici, come il pianoforte, ha componenti non armoniche, cioe

non multiple di un intero positivo della fondamentale. Una componente non

armonica viene detta parziale.

Con le formule ricavate da Fourier, dette serie di Fourier, e possibile scrivereuna funzione periodica, quindi un suono, come la somma di funzioni trigono-

metriche seno e coseno; cioe e possibile scindere (analisi) un suono nelle sue

componenti (fondamentale piu armoniche) e ricomporlo semplicemente som-

mandole (sintesi). Si puo cos ricondurre lo studio di una funzione complessa a

quello di funzioni ben piu semplici. Non e una limitazione considerare funzioni

periodiche, quando pero le funzioni da analizzare non sono piu periodiche allora

bisogna utilizzare la trasformata di Fourier: in questo caso la serie di Fourier si

trasforma in un integrale di Fourier.


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1. Il suono 9

1.4 Lo spettro

I segnali acustici sono segnali continui nel tempo: ovvero e sempre possibile

calcolare il valore della loro ampiezza in qualsiasi istante di tempo. Da quanto

appena detto sembra logico rappresentare il segnale nel dominio del tempo, ma

in pratica esso viene rappresentato nel dominio della frequenza. Il motivo di

questa scelta e dovuto al fatto che una siffatta rappresentazione e molto piu

semplice e permette di trattare in maniera concisa segnali altrimenti ostici.

La possibilita di poter rappresentare la funzione nel dominio della frequenza

e offerta da quanto si e detto pocanzi sulla scomposizione di un segnale nelle

sue componenti fondamentali (ognuna delle quali ha una propria frequenza e

fase). La descrizione di un segnale nel dominio del tempo si chiama spettro e

con analisi spettrale si intende la misurazione delle ampiezze delle componenti

di unonda complessa partendo dalla loro frequenza.

1.5 Altezza

Laltezza determina se un suono e acuto o grave in maniera direttamente

proporzionale: tanto maggiore e la frequenza e tanto piu acuto e il suono, tanto

minore e la frequenza tanto piu grave e il suono.

I musicisti lo indicano con le note; i tecnici del suono con la frequenza(misutara in Hertz). Ce comunque una corrispondenza biunivoca tra i due

metodi.

Quando una sorgente sonora si avvicina sembra che laltezza del suono au-

menti e quando si allontana sembra che diminuisca. Questo fenomeno, detto

effetto doppler, e solamente apparente in quanto la frequenza del suono rimane

sempre la stessa per tutta la durata del moto della sorgente. Cio che accade

puo essere spiegato dal fatto che quando la sorgente sonora si avvicina giun-

gono allorecchio un maggior numero di onde per unita di tempo di quando si

allontana.

1.6 Intensita

Lintensita dipende dallampiezza delle vibrazioni. Essa determina in modo

proporzionale il volume del suono (cioe se ce piu o meno energia). Lintensita

di un suono e definita in un punto dello spazio come lenergia I che nellunita di

tempo attraversa lunita di superficie posta in quel punto perpendicolarmente

alla direzione di propagazione del suono.


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1.6 Intensita 1. Il suono

I musicisti indicano lintesita attraverso simboli come PPP o +++. I tecnici

del suono usano il decibel.

1.6.1 Il decibel

Lintensita dei suoni e misurabile in pressione sonora (SPL: Sound Pression

Level). Nel nostro caso lunita di misura e latmosfera3, o, meglio, un suo

sottomultiplo:il Pascal4.

Il suono meno intenso e di 20Pa (e il suono della pressione sanguigna della

tempia, udito allinterno di una camera necoica, cioe senza rifrazioni nelle pare-

ti). Il suono di intenstita piu alta che non provoca lesioni e di 20Pa (allincirca

e il rumore di un martello pneumatico a un metro di distanza dallorecchio).Tra i due estremi ce una differenza di 106Pa.

PR e detta pressione di riferimento.

Poiche i valori sono mal distribuiti, si preferisce passare da valori lineari a

logaritmici:

Notare che log101 = 0 e log101000000 = 6.

Poiche lintervallo da 0 a 6 e scomodamente breve, si preferisce moltiplicare

tutto per 20. Si ottiene cos la definizione di decibel:

1dB = 20 log10P

PR.

Il decibel non e ununita di misura: si basa su Pascal ed ha bisogno di un

valore di riferimento. Nel nostro caso PR = 20Pa.

3Atmosfera: pressione esercitata, al livello del mare, dallaria in 1m2.41atm = 101325Pa 105Pa.


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1. Il suono 11

Decibel Sorgente

1 Soglia minima10 Sussurro

50 Conversazione animata

70 Rumore di un ufficio

90 Motorino

100 Sega elettrica

115 Concerto rock

120 Soglia del dolore

140 Aereoplano

Notare che ogni volta che raddoppiano i Pascal di un suono, vengono aggiunti6dB. Ad esempio, passando da 2Pa a 4Pa:

dB4Pa = 20 log104Pa

2Pa== 20log102 == 20 0, 3 == 6dB

Analogamente, dimezzando un suono, si sottraggono 6dB.

1.7 Timbro

Il timbro di un suono dipende sostanzialmente dalla forma dellonda del

suono stesso. Sostanzialmente il timbro e dato dalla mescolanza delle armoniche

presenti in un suono. Sono proprio le armoniche con la loro combinazione che

determinano la differenza tra il suono di un pianoforte e quello di un clarinetto.

1.8 Riflessione e riverbero

Se battiamo le mani, ipotizziamo allinterno di una chiesa, avverra che dare-

mo luogo a una moltitudine di onde sonore, che inizieranno a diffondersi dalla

fonte (le nostre mani) in ogni direzione. Le prime onde che solleciteranno i no-

stri timpani, e quindi il primo suono che sentiremo sara il suono diretto (direct

sound), vale a dire quello proveniente direttamente dalla fonte, le mani.Subito dopo, pero, con un intervallo variabile intorno ai 40/50 millisecondi,

altre onde arriveranno in successione al nostro apparato uditivo. Queste onde

saranno quelle che, diffusesi dalla fonte e rimbalzate contro una superficie vicina

(il pavimento, una parete, una colonna), colpiranno il nostro timpano con un

qualche ritardo. Si tratta delle cosiddette prime riflessioni (early reflection), cioe

di riflessioni singole udibili distintamente che ci riportano allorecchio versioni

leggermente modificate del suono originale. Esse arrivano, pero, non tutte nello

stesso momento e sono variamente caratterizzate.


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1.8 Riflessione e riverbero 1. Il suono

I diversi ritardi sono dovuti alla diversa lunghezza del viaggio che hanno

compiuto mentre la diversa caratterizzazione e dovuta al diverso affaticamen-to, causato dal viaggio piu o meno lungo, e ai diversi tipi di materiali contro i

quali hanno sbattuto, lasciandoci un po dellenergia iniziale. Una caratteristica

importante nelle prime riflessioni e che esse:

permettono di localizzare la fonte sonora nello spazio;

danno il senso della posizione dellascoltatore rispetto alla fonte sonora;

fanno intuire quali sono le caratteristiche fisiche (in termini di forma e

dimensioni) della stanza nella quale avviene levento sonoro.

Il regno temporale delle prime riflessioni va grossomodo dai 20 ms fino a

circa 100 ms, dopo di che le riflessioni in arrivo si faranno sempre piu fitte e non

piu riconoscibili singolarmente. Cominceremo cos a udire non piu riflessioni

distinguibili ma un suono sempre piu denso, costituito da un crescente numero

di altre riflessioni provenienti da superfici piu lontane da noi (le altre pareti, il

soffitto, le finestrature) e giungenti al nostro orecchio a tempi diversi.

La quantita e la qualita di questo insieme di riflessioni, dette tarde riflessioni

o diffusa riverberazione , dipendera dalle dimensioni e fattezze dello spazio in

cui si e verificato levento sonoro, dai materiali che costituiscono le pareti e dai

rivestimenti di queste, dagli oggetti presenti ecc.

Le caratteristiche di riflessione di un luogo determinano anche la consistenza

del riverbero. Se nella porzione di tempo iniziale le prime riflessioni sono in

numero consistente si dira che la diffusione e accentuata. Se invece il numero

delle riflessioni sara consistente nel periodo di decadimento, nella cosiddetta

coda (tail) del riverbero, si parlera di alta densita. In entrambi i casi di diffusione

o densita accentuata saremo in presenza di un riverbero particolarmente ricco

con singole riflessioni non distinguibili. Quando, invece, queste sono chiaramente

udibili separatamente anche nella fase di decadimento, e generalmente sono in

numero relativamente basso, si dira che il riverbero possiede un alto grado didefinizione.

Il tempo di decadimento (decay time) e il tempo che impiega il riverbero a

raggiungere un livello inferiore di 60 dB al suo livello iniziale. Tale caratteristica

viene chiamata piu comunemente tempo del riverbero (reverb time) e viene

altrettanto comunemente indicata con la sigla RT60.

Il tempo di decadimento e determinato dalle caratteristiche di assorbimento

della stanza. La presenza di materiali assorbenti (mobili, tendaggi, tappeti,

divani ecc.) accorceranno la vita del fenomeno rubando energia (e non solo)


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1. Il suono 13

a ogni riflessione. La presenza invece di materiali riflettenti (come pavimenti

in marmo, piastrelle, finestre, elementi metallici) contribuira a fargli perdereenergia in un tempo piu lungo.

Il tempo di riverbero e, dunque, determinabile a priori in fase di progetta-

zione della stanza, decidendone le forme, le dimensioni, i materiali utilizzati,

larredamento; calcolando il coefficiente di assorbimento del pubblico ecc. Tut-

to questo permette, o meglio permetterebbe, di costruire luoghi con tempi di

riverbero ottimali per il tipo di rappresentazioni (teatrali, musicali ecc.) che si

intende ospitare.


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Capitolo 2

La catena del suono

Per catturare un suono dallesterno, bisogna convertirlo da analogico a di-

gitale (campionatura o digitalizzazione): a cio serve l ADC (Analog to Digital

Converter).

Il processo di conversione di un segnale analogico in uno digitale prevede tre

passaggi fondamentali: la campionatura, la quantizzazione e la codifica.

Quando si campiona un segnale con un campionatore, il suono passa attra-

verso diversi circuiti. In questi circuiti avviene il processo di conversione ana-

logica/digitale. Si ipotizzi per esempio di utilizzare un microfono per catturare

un segnale sonoro dellambiente.

Il suono, una volta trasdotto dal microfono (cioe convertito da pressione

acustica in corrente elettrica) passa attraverso un filtro passa basso che ha il

compito di eliminare tutte le frequenze che sono troppo alte. Successivamente

passa per un circuito sample/hold, dove inizia la fase della campionatura. La

campionatura consiste nel prelevare lampiezza del suono (che e ancora analogi-

co) ad ogni determinato intervallo di tempo. La frequenza con la quale il circuito

s/h preleva lampiezza del segnale si dice frequenza di campionamento. Maggiore

e la frequenza di campionamento migliore e il risultato finale delloperazione.

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2. La catena del suono 15

Il teorema di Nyquist afferma che per campionare un segnale di frequenza f si

deve utilizzare una frequenza di campionamento non inferiore a 2f. Altrimenti


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2.1 Le casse 2. La catena del suono

avviene un fenomeno conosciuto come aliasing, cioe una degradazione della fase

di campionatura dovuta ad una insufficiente quantita di dati. Il filtro passabasso serve allora per eliminare tutte quelle frequenze che sono superiori della

meta della frequenza di campionamento utilizzata.

Mentre, come abbiamo visto, la campionatura discretizza lasse dei tempi,

la quantizzazione discretizza lasse delle ampiezze. La qualita di questa seconda

fase dipende dalla risoluzione del convertitore ADC. Se il convertitore utilizza

delle parole di 8 bit per rappresentare un segnale sonoro, allora permette di

esprimere 256 diverse ampiezze. Se invece la risoluzione e di 16 bit, si possono

esprimere al massimo 65536 ampiezze diverse.

Se il valore di unampiezza prelevata dal circuito s/h non rientra nellinter-

vallo definito dalla risoluzione, allora il circuito ADC provvede ad approssimarlo.

Infine, la codifica associa ad ogni campione un valore binario.

Per ascoltare il segnale elaborato dal campionatore occorre fare un procedi-

mento inverso a quello della digitalizzazione, bisogna cioe convertire il segnale

da digitale in analogico (tramite un DAC).

Lo standard PCM ha una frequenza di campionamento di 8 kHz, un livello di

quantizzazione di 8 bit e 64 kbit/s di frequenza di cifra. Ovvero ogni campione

(8000 al secondo) puo avere 256 livelli (8 bit). La conversione standard AD nel-

lalta fedelta (lo standard dei CD insomma) e di 44 khz con 16 bit per campione

(tale risoluzione permette di ottenere al massimo una dinamica di 97.8 db).

2.1 Le casse

Alcuni esempi di tipi di casse:

LRC (Left Right Center: una cassa a sinistra, una a destra e una centrale.

LRS (Left Right Surround: una cassa a sinistra, una a destra e una dietro.

LFE (Low Frequency Emitter: il subwoofer.

5.0: LRC e due casse dietro.

5.1 : Come il 5.0 ma con laggiunta del subwoofer.

6.0: LRC e dietro LRS.


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Capitolo 3

Il sintetizzatore

Un sintetizzatore e una macchina per creare suoni, in base ad una program-

mazione.

3.1 Sintetizzatori analogici e digitali

Larchitettura di un sintetizzatore analogico e quella di uno digitale non si

discostano di molto: in entrambi si possono distinguere dei moduli, ognuno dei

quali e specializzato in un determinato compito.

La differenza sostanziale e data dal fatto che nei sintetizzatori analogici i

vari moduli sono controllati in tensione, mentre in quelli digitali sono controllati

digitalmente.

3.2 I componenti principali

In un sintetizzatore bisogna controllare:

Gate.

Control Voltage.

Trigger

La pressione di un tasto cambia la tensione di questi tre circuiti.

Il gate indica se la nota e premuta o no. Il suo valore rimane costante

finche il tasto e premuto: ad on porta il voltaggio a +5V o a +10V (in base al

costruttore); a off invece lo porta a 0V.

Il control voltage, come dice il nome stesso, controlla un sistema di voltaggio:

ad esempio, usando la manopola del volume, aumenta o diminuisce il relativo

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3. Il sintetizzatore 19

Rumore rosa (pink noise): ha la caratteristica di mantenere costante

lintensita fra tutte le ottave della banda audio.

Rumore marrone: ha una maggiore attenuazione.

Per ragioni costruttive i VCO tendono ad essere instabili ai margini del

range di frequenze che riescono a produrre, quindi anche se il campo di udibilita

delluomo e compreso tra 20 Hz e 20 KHz un buon VCO e capace di generare

frequenze tra 0.01 Hz e 40 KHz.

Il DCO (Digital Controlled Oscillator, oscillatore controllato digitalmente)

ha le stesse funzioni del fratello analogico VCO. La differenza principale e che

il DCO e controllato non da un parametro continuo come la tensione, ma da

valori discreti; inoltre anche loutput che genera (la forma donda) non ha un

valore continuo, ma discreto. Quindi con un DCO non e possibile selezionare

una qualsiasi frequenza, ma occorre selezionare un valore prestabilito. Se da

una parte questo comporta una grande stabilita degli oscillatori, dallaltra li

rende meno veri, facendoli suonare con una perfezione innaturale.

3.4 VCF / DCF

Il VCF (Voltage Controlled Filter, filtro controllato in tensione) permette di

modificare un suono attenuando od esaltando le frequenze che sono prossime aduna frequenza di riferimento (o ad un intervallo di frequenze). Il termine cut

off frequency significa frequenza di taglio e rappresenta la frequenza alla quale

il filtro opera sul segnale. Nei filtri possono essere presenti una sola frequenza

di taglio o due frequenze di taglio. In questo secondo caso le due frequenze di

taglio rappresentano la banda del filtro.

I filtri passa basso (LPF, low-pass filter) hanno il compito di lasciare pas-

sare inalterate le frequenze che sono al di sotto della frequenza di taglio e

di smorzare le frequenze superiori.

I filtri passa alto (HPF, high-pass filter) hanno il compito inverso ai filtri

passa basso, ovvero lasciano passare inalterate tutte le frequenze al di

sopra di una frequenza di taglio, smorzando tutte le altre che sono al di

sotto.

I filtri passa banda (BPF, band-pass filter) hanno il compito di lasciare

passare inalterate tutte le frequenze il cui valore e entro un determinato

intervallo (cioe la banda) eliminando quelle che si trovano al di sotto ed

al di sopra di questo.


20/64

3.5 Equalizzatore 3. Il sintetizzatore

I filtri a reiezione di banda (notch filter) hanno il compito inverso ai filtri

passa banda, ovvero lasciano passare inalterate tutte le frequenze che sitrovano al di sotto ed al di sopra di un determinato intervallo, eliminando

al tempo stesse tutte quelle che sono comprese nellintervallo stesso.

Filtri ideali opererebbero sul segnale precisamente alla frequenza di cutoff.

In realta pero non e cos (per fortuna?) poiche nei filtri reali esiste il tasso

di smorzamento (slope). Il tasso di smorzamento viene rappresentato con una

curva e misurato in db/ottava. Piu e alto il tasso di smorzamento e piu fine sara

il filtro. Un filtro avente un tasso di smorzamento di 6 db/Oct viene detto filtro

del primo ordine o ad un polo, quelli a due poli ne hanno uno di 12 db/Oct,

quelli a tre poli di 18 db/Oct e via dicendo.I filtri utilizzati nei sintetizzatori analogici sono generalmente del quarto

ordine (tasso di smorzamento di 24 db/Oct).

Unimportante variabile di un filtro e la resonance: la variazione di intensita

nel picco corrispondente al punto di cutoff.

Per i DCF (Digital Controlled Filter, filtro controllato digitalmente) valgono

discorsi simili.

I filtri digitali si possono classificare in due grandi categorie:

I filtri IIR (Infinite Impulse Response) hanno una risposta allimpulso

unitario non limitata nel tempo e sono simili ai corrispondenti modellianalogici, quindi per progettare un filtro IIR si puo partire da un corri-

spondente modello analogico applicando delle opportune trasformazioni.

Come i modelli analogici i filtri IIR sono caratterizzati dalla possibilita di

instabilita.

I filtri FIR (Finite Impulse Response) hanno una risposta allimpulso uni-

tario limitata da un numero finito di campioni e non trovano nessuna

corrispondenza nel modello analogico. Per questo motivo i filtri FIR sono

delle strutture puramente digitali e sono sempre stabili.

3.5 Equalizzatore

Lequalizzatore non e altro che una serie di filtri passa banda o filtri notch.

Solitamente e a bande di ottave. Lequalizzatore puo essere:

lineare: ogni banda influenza poco le frequenze contigue;

esponenziale (quello piu comune): lo slope e una curva e non una retta,

per cui le frequenze contigue vengono influenzate dal filtro.


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parametrico a bande fisse: le frequenze sono fisse ed equidistanti tra loro.

parametrico a bande larghe: le frequenze sono fisse e non equidistanti tra

loro.

3.6 VCA / DCA

I VCA (Voltage Controlled Amplifier, amplificatore controllato in tensione)

sono utilizzati per amplificare il segnale e sono, generalmente, pilotati da un

generatore di inviluppo (il quale regola la variazione di ampiezza tramite una

variazione di tensione). Analogamente si definiscono i DCA (Digital Controlled

Amplifier).

3.7 Generatore di inviluppo

Da un punto di vista elettronico un generatore di inviluppo e un dispositivo

capace di ricevere in ingresso un segnale di attivazione e di produrre in uscita

un segnale variabile nel tempo. Da un punto di vista musicale il generatore di

inviluppo serve per generare il tempo di attacco, di decadimento, di sostegno

e di rilascio dellinviluppo di un suono. Linviluppo di un suono determina le

variazioni di ampiezza del suono stesso nel tempo: ad esempio un suono di

batteria raggiunge immediatamente la propria ampiezza massima, mentre un

suono di un violino impiega piu tempo. La curva di inviluppo generalmente piu

utilizzata e quella ADSR (Attach, Decay, Sustain, Release), dove:

Attach (tempo di attacco) indica il tempo necessario per raggiungere la

massima ampiezza del timbro.

Delay (tempo di smorzamento iniziale) indica il tempo necessario perraggiungere un valore di ampiezza costante.

Sustain (tempo di sostegno) indica il tempo durante il quale il suono

mantiene costante la sua ampiezza.

Release (tempo di rilascio) indica il tempo, una volta rilasciato il ta-

sto, impiegato per raggiungere un valore di ampiezza finale (che non

necessariamente e nullo).


22/64

3.8 LFO 3. Il sintetizzatore

3.8 LFO

L oscillatore a bassa frequenza (LFO, Low Frequency oscillator) e un oscil-

latore che genera delle onde (triangolari, sinusoidali, quadre e via dicendo) la

cui frequenza e inferiore al campo di udibilita. Questo dispositivo viene utiliz-

zato per controllare parametri di altri dispositivi come la frequenza di taglio di

un filtro, lampiezza o la frequenza di un segnale generato da un oscillatore (ad

esempio per ottenere leffetto di vibrato).

Solitamente lLFO e gestita dalla modulation wheel (una semplice manopola)

della tastiera musicale.

3.9 Hard sync

Lhard sync e un modulo che collega due oscillatori, per evitare dissonanze:

grazie ad esso, al variare di un oscillatore, varia in modo parametrico anche il

secondo.

3.10 Step sequencer

Lo Step sequencer prende il suono generato e lo fa variare di pitch nel tempo,creando una piccola serie di note, eseguibili (a scelta) una volta, in loop oppure

in inverse loop.

Generalmente lo step sequencer e inserito alla fine di tutta la catena di

moduli del sintetizzatore, affinche lavori sul suono finale, poco prima che il

tutto vada in uscita.

3.11 Sintesi del suono

Con il termine sintesi si intende un processo di generazione del suono tramiteun modello di simulazione.

La sintesi additiva si basa sul teorema di Fourier: se e possibile scomporre

un suono nelle sue componenti e anche possibile generare un suono sommando le

componenti che formano il suono stesso. Esistono pero delle limitazioni: bisogna

conoscere a priori le componenti di un suono per poterlo sintetizzare.

La sintesi sottrattiva utilizza un suono molto ricco di armoniche per poi

filtrarlo. I filtri sono quindi lelemento principale del processo di sintesi sottrat-

tiva, poiche permettono di modificare il contenuto armonico del timbro originale.


23/64


Questo tipo di sintesi richiede quindi un numero di oscillatori molto piu limi-

tato di quelli richiesti dalla sintesi additiva e per questo motivo e stata subitoadottata nei primi sintetizzatori analogici degli anni sessanta e settanta.

La sintesi per modulazione di frequenza, o sintesi FM, si basa sulla modu-

lazione tra due frequenze, una detta portante e laltra detta modulante, con

questa tecnica si modifica lo spettro di un suono arricchendolo di numerosissi-

me armoniche. Quando la frequenza modulante e di pochi Hertz, la portante

ha un suono caratteristico, come una sirena (sale verso laltro e scende verso il

basso); quando invece la modulante ha una frequenza piu alta, ed in rapporto

con quella della portante, allora si creano dei suoni dal timbro molto piu ric-

co. Generalmente i suoni sintetizzati in FM vengono utilizzati per realizzare

atmosfere molto eteree o suoni metallici molto squillanti.

La sintesi wavetable (o sintesi per tabelle, o sintesi table-lookup) e tipicamen-

te digitale e si basa su di un principio molto semplice. Le varie forme donda

sono registrate allinterno della macchina in tabelle di numeri (campioni). Ad

esempio, nella tabella 1 e contenuto in forma digitale la forma donda di un pia-

noforte, nella tabella 2 quella di un sax e cos via. La sintesi wavetable consiste

semplicemente nel leggere i numeri contenuti in una tabella. Per ottenere la

giusta intonazione si puo procedere in due modi:

il primo consiste nel leggere piu o meno velocemente i dati contenuti allin-terno della tabella. Leggendo piu velocemente si ottengono frequenze

elevate, mentre leggendo piu lentamente si ottengono frequenze piu basse.

il secondo metodo consiste nel leggere i dati contenuti allinterno della

tabella sempre alla stessa velocita ma variando il numero di dati effettiva-

mente letto. Leggendo tutti i campioni della tabella si ottiene la frequenza

piu bassa possibile, mentre leggendo sempre meno campioni si ottiene una

frequenza sempre piu elevata.

La sintesi per modelli fisici cerca di tradurre in algoritmi matematici le

proprieta fisiche dei fenomeni che avvengono in uno strumento musicale acu-

stico nella fase di produzione del suono per permette di ottenere quella stessa

espressivita che e parte integrante dello strumento acustico.

3.12 Il campionatore

Un campionatore funziona come un sintetizzatore. Lunica differenza e che

i sintetizzatori creano il suono di partenza (tramite oscillatori), mentre i cam-


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3.12 Il campionatore 3. Il sintetizzatore

pionatori partono da un suono preso dallesterno. Il campionamento e digitale,

quindi la qualita dipende da sample rate e bit rate.Volendo e possibile assegnare un campione diverso per ogni nota della tastie-

ra, o addirittura piu campioni diversi per ogni nota (lesecuzione di un campione

rispetto ad un altro dipende in questo caso dalla velocity, cioe dalla quantita di

pressione agita sul tasto della tastiera). Tale metodo pero e molto dispendioso

in termini di memoria, per cui solitamente e usato un metodo diverso, sebbene

la disponibilita di memorie sempre piu ampie stia modificando questa tendenza.

Viene usato un solo campione, che viene assegnato ad una specifica nota

della tastiera, detta root: le altre note vengono ottenute tramite pitch shifting

(variazione dellaltezza del suono senza modificarne il tempo di esecuzione1).

1Loperazione che varia il tempo di esecuzione mantenendo uguale il pitch e detta invece

time stretching o time warping


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Capitolo 4

Il M.I.D.I.

4.1 Cosa e il M.I.D.I.

MIDI e lacronimo di Musical Instrument Digital Interface (interfaccia digi-

tale per strumenti musicali). Sostanzialmente e un protocollo che permette di

far comunicare tramite cavo tastiere, expander, computer e qualsiasi altro tipo

di strumento che possieda uninterfaccia MIDI.

Questa interfaccia utilizza delle porte di ingresso e di uscita:

MIDI IN: e la porta che riceve le informazioni inviate da altre apparec-chiature musicali.

MIDI OUT: e la porta che trasmette le informazioni ad altre apparecchia-

ture musicali

MIDI THRU (opzionale): e una porta che replica in uscita tutte le infor-

mazioni che sono ricevute dalla porta MIDI IN, rendendole disponibili ad

altri dispositivi.

I cavi utilizzati per la trasmissione sono composti da cinque fili. Il connettore

per il collegamento alle porte e a cinque poli. Il connettore standard MIDI ditipo DIN (Deutshe Industrie Normen) 5 pin, I collegamenti seguono il seguente

ordine:

il pin 1 e il pin 3 sono riservati per sviluppi futuri;

il pin 2 e il collegamento della massa (schermatura) e serve per evitare

interferenze;

il pin 5 collega il filo necessario per trasportare le informazioni MIDI,

mentre il pin 4 collega il cavo che assicura lalimentazione corretta a +5V.

25


26/64

4.2 I messaggi MIDI 4. Il M.I.D.I.

4.2 I messaggi MIDI

Un messaggio MIDI e composto da un insieme di byte:

Gli status byte (con i quali inizia il messaggio) servono per definire in

modo univoco un comando. Il bit piu significativo e uguale a 1 e quindi

uno status byte puo assumere un valore compreso tra 128 e 255. Gli status

byte trasmettono quindi il tipo di informazione (suona una note, alza il

volume ecc.).

I data byte servono per inviare gli eventuali parametri necessari per un

corretto funzionamento dello status byte. Il bit piu significativo e uguale

a zero e quindi i valori vanno da 0 a 127.

Utilizzare un cavo MIDI per trasmettere un solo messaggio non e convenien-

te, percio una linea MIDI e stata divisa in 16 canali logici di comunicazione

(da 0000 a 1111). Ognuno di questi 16 canali puo trasmettere una determina-

ta informazione che puo essere ricevuta da un dispositivo sintonizzato su quel

canale.

I Channel Message (messaggi di canale) possono essere indirizzati indifferen-

temente ad uno qualsiasi dei 16 canali MIDI (e quindi possono essere indirizzati a

specifiche apparecchiature MIDI. I messaggi di canale si dividono ulteriormente

in Channel voice message e Channel mode message.

I System Message (messaggi di sistema) non contengono alcuna informazione

di canale e sono quindi ricevuti da tutte le apparecchiature MIDI. Si dividono

ulteriormente in System common message, System Real time message e System

exclusive message.


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4. Il M.I.D.I. 27

Codifica1 Nome Descrizione Argomenti Note

1000cccc

0nnnnnnn

0vvvvvvv

Note Off Messaggio

generato

quando si

rilascia un

tasto

nnnnnnn

(Key Num-

ber) indica

il numero

della nota

che e stata

rilasciata.

vvvvvvv

(Release

Velocity)

indica la

velocita di

rilascio

Se uno stru-

mento non

riconosce le

informazioni

di Release

Velocity, le

ignorerera.

Molto spesso

alluso di

Note Off si

preferisce

quello di

Note On con

Key Velocity

nulla

1001cccc

0nnnnnnn

0vvvvvvv

Note On Messaggio

generato

quando si

abbassa un

tasto

nnnnnnn

(Key Num-

ber) indica il

numero della

nota chedeve essere

suonata.

vvvvvvv

(Key Velo-

city) indica

la velocita

con cui viene

abbassato il

tasto

Se la tastie-

ra non e di-

namica vie-

ne utilizzato

un valore diKey Veloci-

ty standard

pari a 64

Continua nella prossima pagina


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4.2 I messaggi MIDI 4. Il M.I.D.I.

Tabella 4.1 continua dalla pagina precedente

Codifica Nome Descrizione Argomenti Note

1010cccc

0nnnnnnn

0vvvvvvv

Polyphonic

Key

Pressure

Invia infor-

mazioni di

variazione di

pressione di

un tasto gia

abbassato,

in modo

indipendente

per ogni

nota

nnnnnnn

(Key Num-

ber) indica il

numero della

nota a cui e

associato il

Data Byte

2. vvvvvvv

(After Tou-

ch) indica il

valore della

pressione

Produce

una mole di

informazio-

ni tale da

saturare in

poco tempo

la trasmis-

sione. E

conveniente

eliminare

o filtra-

re questo

messaggio

1011cccc

0nnnnnnn

0vvvvvvv

Control

Change

Descrive i

cambiamenti

dello stato di

un qualsiasi

controller

nnnnnnn

(Control

Number)

indica il

numero del

controllerche deve

essere mo-

dificato.

vvvvvvv

(Controller

Position)

indica il

valore che

assumera il

controller



29/64


30/64

4.3 Channel mode message 4. Il M.I.D.I.


Codifica Nome Descrizione Argomenti Note

1110cccc

0nnnnnnn

0vvvvvvv

Pitch

Bender

Change

Indica la

posizione as-

sunta dalla

leva di pitch

(che modifi-

ca laltezza

di una nota)

nnnnnnn

(MSB) e

vvvvvvv

(LSB) per-

mettono

insieme di

indicare un

parametro

che va da 0 a

16383 (solo

127 valori

non sareb-

bero stati

sufficienti)

La varia-

zione di

pitch verra

assegnata

a TUTTE

le note che

sono attive

nel canale

specificato

4.3 Channel mode message

Sono un sottinsieme dei messaggi di Control Change e sono utilizzati per

controllare le funzioni generali di uno strumento musicale.

Esistono quattro mode e ognuno stabilisce su quale tra i sedici canali MIDI

(di trasmissione e ricezione a disposizione) trasferire una voce. Esistono tre stati

fondamentali:

OMNI: questo stato indica che lo strumento risponde a tutte le informa-

zioni inviate contemporaneamente su tutti i sedici canali MIDI (pu o essere

ON o OFF).

POLY: questo stato indica che lo strumento esegue le informazioni in

entrata in maniea polifonica (cioe utilizza piu di una voce).

MONO: questo stato indica che lo strumento esegue le informazioni in

entrata in maniera monofonica (cioe utilizza una sola voce).

I modi disponibili sono ottenuti combinando gli stati sopra descritti.


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4. Il M.I.D.I. 31

Codifica Nome Argomento

1011cccc 01111101

00000000

Omni Mode Off Il Data Byte 2 viene

trasmesso ma ignorato

1011cccc 01111100

00000000

Omni Mode On Il Data Byte 2 viene


1011cccc 01111110

0000vvvv

Mono mode on vvvv (Ch. allocation)

serve per specificare il

numero di canali che

vengono utilizzati per

ricevere e trasmettere le

voci monofoniche. Per

calcolare il numero di

canali che vengono allo-

cati si indica con C il

numero di canale base

(quello dello status by-

te) e con X il numero di

canali allocati; allora X

e compreso tra C e C +

X - 1

1011cccc 0111111100000000

Poly Mode On Il Data Byte 2 vienetrasmesso ma ignorato

1011cccc 01111001

00000000

Reset All Il Data Byte 2 viene


1011cccc 011111010

0vvvvvvv

Local Control Puo assumere due valo-

ri utili: 00000000 indi-

ca il messaggio di Lo-

cal Control Off men-

tre 01111111 indica il

valore di Local Control

On

1011cccc 01111011

00000000

All Notes Off Il Data Byte 2 viene


4.4 I controller

I controller si dividono in due tipi:


32/64

4.4 I controller 4. Il M.I.D.I.

Controller continui: permettono di indicare le variazioni di uno stato di

cose in modo continuo, partendo da un valore minimo pari a 0 fino adarrivare ad un valore massimo pari a 127.

Controller a interruttore: hanno solo due stati (on e off). Un qualsiasi

numero compreso tra 0 e 63 indica il valore di off mentre tra 64 e 127

indica il valore on.

I controller da 0 a 31 sono di tipo continuo e usano i controller da 32 a 63

(LSB) per definire un numero maggiore di stati (da 128 passano a 16383).

N Nome Descrizione

0 Bank Select La maggior parte degli

strumenti musicali elet-

tronici contiene piu di

128 patch, pero con il

messaggio di Program

Change e possibile sele-

zionare al massimo 128

patch diverse. Per risol-

vere questo problema e

stato necessario divide-re il numero delle patch

di uno strumento mu-

sicale in banchi, ognu-

no dei quali contiene

al massimo 128 patch.

Per accedere ad un suo-

no contenuto in un ban-

co bisogna allora utiliz-

zare il controller Bank

Select e successivamen-

te il messaggio Program

Change



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4. Il M.I.D.I. 33


N Nome Descrizione

1 Modulation wheel Modifica il valore del-

la ruota di modulation,

il cui scopo e quel-

lo di aggiungere leffet-

to di vibrato al timbro

corrente

2 Breath control Modifica la pressione

del fiato in uno stru-

mento MIDI a fiato.

Generalmente in un sin-

tetizzatore standard e

associabile a qualsiasi

altro parametro

3 Non definito

4 Foot controller Associa un parametro

qualsiasi ad un pedale

di tipo continuo

5 Portamento Time Indica il valore del

tempo del portamento.Il portamento permet-

te di far slittare il pit-

ch di un timbro da

una frequenza ad unal-

tra (maggiore o mino-

re). Maggiore e il valore

del portamento e mag-

giore e il tempo che oc-

corre per far slittare il

pitch



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N Nome Descrizione

6 Data Entry Generalmente serve

per modificare il valore

di un parametro di

un messaggio RPN

o NRPN. In alcuni

casi, invece, puo essere

associato ad altri para-

metri, indipendenti dai

messaggi RPN e NRPN

7 Channel Volume In uno strumento mul-

titimbrico modifica il

volume di un timbro,

altrimenti modifica il

volume Master dello

strumento

8 Balance Se lo strumento musica-

le MIDI ha un output

audio stereofonico, bi-

lancia il suono nellim-magine stereofonica

9 Non definito

10 Pan Modifica la posizione

di un suono (monofo-

nico) nellimmagine ste-

reo (0 = sinistra, 127 =

destra, 64 = centro)



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4. Il M.I.D.I. 35


N Nome Descrizione

11 Expression Controller Controlla il volume in

funzione di una percen-

tuale, potendo cos rea-

lizzare crescendo e de-

crescendo senza utiliz-

zare il controller del vo-

lume. Se lo strumen-

to e multitimbrico allo-

ra e possibile controlla-

re lespressione di ogni

singolo timbro

12...13 Effect control 1, 2 Modificano i parametri

di una unita per gli

effetti

14...15 Non definiti

16...19 General #1, 2, 3, 4 Possono essere associati

a qualsiasi parametro


32...63 LSB LSB per i controller da0 a 31

64 Damper pedal on/off

(Sustain)

Simula un effetto simile

a quello prodotto in un

pianoforte con il peda-

le delle code abbassato.

Permette quindi di pro-

lungare il suono di un

timbro anche quando si

e rilasciato il tasto

65 Portamento on/off Attiva e disattiva il

portamento



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N Nome Descrizione

66 Sostenuto on/off Si comporta in modo si-

mile al Damper, pero

sostiene solo le note che

sono gia premute, e non

quelle che lo saranno

dopo aver attivato il

controller stesso

67 Soft pedal on/off Diminuisce il volume di

un timbro. Si compor-

ta come lequivale pe-

dale di un pianoforte

tradizionale

68 Legato Footswitch Simula la tecnica del le-

gato, cioe senza stacca-

re le note luna dallal-

tra

69 Hold 2

70...79 Sound Controller Modificano i parame-

tri associati ad un suo-no, come linviluppo, il

taglio del filtro e via

dicendo

80...83 General Purpose 5, 6, 7,

8

Controller continui as-

sociabili a qualsiasi pa-

rametro

84 Portamento Control


91...95 Effects 1, 2, 3, 4, 5

Depth

Permettono di modifi-

care il livello delleffetto

applicato al timbro (92:

tremulo level - 93: cho-

rus level - 94: celeste

level - 95: phaser level)

96 Data Entry +1 Incrementa il valore di

ununita



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4. Il M.I.D.I. 37


N Nome Descrizione

97 Data Entry -1 Decrementa il valore di

ununita

98...99 NRPN (98: LSB, 99: MSB)

100...101 RPN (100: LSB, 101: MSB)


120 All Sounds Off Trasmette un messag-

gio di Note Off a tutte

le note correntemente

attive

121 Reset All Controllers Riporta tutti i control-

ler al loro valore di

default

122 Local control on/off Permette di collegare o

scollegare il generato-

re sonoro di un sinte-

tizzatore dalla tastiera

del sintetizzatore stes-

so. Local on: quando

si preme un tasto sullatastiera del sintetizza-

tore lo strumento emet-

te il suono e trasmette

i messaggi MIDI sulla

porta MIDI OUT. Lo-

cal off: quando si pre-

me un tasto sulla tastie-

ra del sintetizzatore lo

strumento non emette

il suono ma trasmette i

messaggi MIDI in MIDI

OUT. Il generatore del-

lo strumento puo esse-

re controllato tramite la

porta MIDI IN

123 All notes off



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4.6 System Exclusive Message 4. Il M.I.D.I.


N Nome Descrizione

124 Omni mode off

125 Omni mode on

126 Poly mode on/off

127 Poly mode on

4.5 System Common Message

Codifica Nome Descrizione11110001 nnnnvvvv Quarter Frame Fa parte del Midi Ti-

me Code (MTC). Ser-

ve per convertire il co-

dice di sincronizzazio-

ne SMPTE in MTC:

nnnn/vvvv = Type /

Data

11110010 0nnnnnnn

0vvvvvvv

Song Position Permette di assegnare

ad ogni beat di una se-

quenza un indirizzo as-

soluto: nnnnnnn (Poin-

ter 1) e vvvvvvv (Poin-

ter 2)

11110011 0nnnnnnn Song Select Permette di selezionare

una song in un sequen-

cer od altro dispositivo

simile. Non esiste Data

Byte 2

11110110 Tune Request Viene utilizzato per ac-cordare lo strumento.

Non ha parametri

4.6 System Exclusive Message

Servono per accedere direttamente alle funzioni del dispositivo MIDI, per-

mettendo di programmarlo in maniera altrimenti impossibile.


39/64


40/64


41/64


42/64


43/64

4. Il M.I.D.I. 43

Pitch Bend Sensitivity = + / - 2 semitoni

Volume = 90

Reset dei vari controlli

Modo OMNI ON / POLY

Tuning: LA3 = 440 Hz

E deve:

Utilizzare il canale 10 per la batteria

Utilizzare le patch definite nella GM patch map

Utilizzare il kit di batteria specificato nella GM Percussive Key Map

Avere una polifonia di 24 voci (16 per la parte strumentale e 8 per la parte

ritmica

Riprodurre almeno 16 timbri contemporaneamente

Poter disporre di tutti i sedici canali MIDI contemporaneamente

Riconoscere il messaggio di Pitch Bender Change

Riconoscere e rispondere ai seguenti controller:

1. Controller 1: Modulation Wheel

2. Controller 6: Data Entry

3. Controller 7: Volume

4. Controller 10: Pan

5. Controller 11: Expression

6. Controller 64: Sustain

7. Controller 121: Reset All Controllers

8. Controller 123: All notes off

9. RPN 0: Pitch Bend Sensitivity

10. RPN 1: Fine Tuning

11. RPN 2: Coarse Tuning


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4.8 Roland GS General Standard 4. Il M.I.D.I.

4.8 Roland GS General Standard

Il Roland GS General Standard e una evoluzione dello standard GM Level 1

ed introduce nuovi tipi di messaggi e di controller. Innanzi tutto il GS abbatte

il limite delle 128 patch permettendo di selezionare con il Bank Select un nuovo

banco contenente altre 128 patch. Il GS inoltre prevede lutilizzo e il controllo

degli effetti audio come il chorus e il riverbero e la modifica dei parametri dei

suoni.

4.9 Yamaha XG

Yamaha XG rappresenta lo standard piu evoluto attualmente disponibile. E

compatibile con lo standard GM e le sequenze XG possono essere eseguite anche

su generatori sonori GM. Inoltre un sintetizzatore XG e in grado di riprodurre

correttamente le sequenze GS, previa trasmissione di un comando di GS Reset.

La caratteristica piu importante dei moduli XG e che non devono necessa-

riamente essere conformi a tutte le raccomandazioni definite dallo standard. Un

modulo di questo tipo si dice scalato: se un modulo scalato riceve un messag-

gio che non puo eseguire allora cerca di rispondere nella maniera piu adatta

possibile.

4.10 SMF Standard MIDI File

Un file MIDI e un file di testo nel quale sono memorizzate le informazioni

che servono ad un sintetizzatore, sequencer e via dicendo per riprodurre una

canzone.

Il problema della compatibilita e stato risolto utilizzando un file di scambio

standard per tutte le piattaforme hardware: SMF Standard MIDI File.

Uno SMF viene genericamente chiamato anche file MIDI o file .mid ed e

codificato in formato ASCII (American Standard Code for Information Inter-

change ).

Uno standard MIDI si divide in tre formati:

Formato 0: assembla tutti i dati in una sola traccia.

Formato 1: registra i dati MIDI su piu tracce e quindi permette una

rielaborazione delle stesse in maniera molto piu comoda.

Formato 2: permettono di registrare piu canzoni e piu pattern nello stesso

file (sono rari da trovare).


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4. Il M.I.D.I. 45

Uno SMF e composto essenzialmente da due chunk. Un chunk e un insieme di

byte e viene identificato senza errori dai primi quattro byte che lo compongono:

Header Chunk: questo blocco deve sempre essere presente per primo. I

quattro byte che lo identificano hanno il valore esadecimale 4D 54 68 64

ed indicano le lettere MThd secondo il codice ASCII. Ha la funzione di

intestazione ed informa subito il dispositivo riguardo alla lunghezza del

blocco stesso. Poi contiene le informazioni riguardo il formato, il numero

di tracce, la divisione del quarto di nota (ppqn) e via dicendo.

Track Chunk: questo blocco contiene le informazioni relative ad una trac-

cia ed i primi quattro byte che lo identificano hanno il valore esadecimale

4D 54 72 6B che significa MTrk. Successivamente vengono indicati la

lunghezza del chunk ed i dati, cioe le informazioni MIDI codificate. I mes-

saggi MIDI sono preceduti sempre da un Delta time, cioe da un riferimento

temporale che serve per riprodurre a tempo giusto il messaggio MIDI. Un

Delta time ed un messaggio MIDI costituiscono un evento di traccia.

4.11 RPN e N-RPN

Gli RPN ( Registered Parameter Number ) e N-RPN ( Non Registered Pa-

rameter Number ) vengono utilizzati, generalmente, insieme ai controller Data

Entry, Data Entry +1 e Data Entry -1 per controllare parametri particolari:

Gli N-RPN sono liberamente definibili dal costruttore

Gli RPN sono invece parametri standard definiti dalla MMA, come Coarse

Tuning, Pitch Bend Sensitivity e Fine Tuning

4.12 Sys-Ex

Come visto, nel protocollo MIDI esistono solo due messaggi di sistema esclu-sivo: uno per aprire la sessione di trasmissione e laltro per chiuderla. Cio che

pero realmente conta e linsieme di byte di dati racchiusi tra questi due status

byte.

Questi byte di dati servono per poter controllare dei parametri di un dispo-

sitivo musicale a basso livello.

Sono indirizzati ad un particolare strumento musicale, cioe non sono stan-

dard, pertanto e stato necessario stabilire dei codici identificativi (ID) per ogni

ditta produttrice. Alcuni codici:


46/64

4.12 Sys-Ex 4. Il M.I.D.I.

ID Produttore

01 Sequential Circuit

04 Moog

06 Lexicon

07 Kurzweil

08 Fender

0F Ensoniq

18 EMU

26 Solton

29 PPG

41 Roland

42 Korg

43 Yamaha

44 Casio

47 Akai

Esistono diversi tipi di Sys-Ex:

Manufacturer Sys-Ex Message: sono indirizzati a strumenti musicali com-

merciali. La forma generica di un messaggio di questa categoria e F0 x msg

F7, dove x indica lID e msg linsieme dei byte di dati per programmare

lo strumento stesso.

Universal non commercial Sys-Ex: tutte le apparecchiature MIDI che sono

allo stato di prototipo o che sono dispositivi educativi utilizzano un ID

uguale a 74. La forma generica di un messaggio di questa categoria e F0

74 msg F7.

Universal non-real time: sono utilizzati per trasmettere le informazioni

contenute nella memoria di uno strumento musicale di un altro dispositivo,

o viceversa. Questa trasmissione viene detta piu propriamente Bulk Dump.

I dati possono essere scambiati tra strumenti di diversi produttori poiche

lID di questi messaggi e sempre 7E.

Universal real time: non possono essere assolutamente inviati in tempo

differito e neppure messi in stato di attesa (come invece si pu o per i pre-

cedenti), per questo motivo vengono utilizzati per scambiare informazioni

relative al sincronismo della rete MIDI. LID di questi messaggi e 7F.


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4. Il M.I.D.I. 47

4.13 Sincronizzazione

Per fare andare a tempo due o piu strumenti di una rete MIDI, ci vuole un

apparecchio (master) che da il tempo e uno o piu slave che funzionino a tempo.

Esistono due tipi di sincronizzazione:

sincronizzazione temporale: e la sincronizzazione che avviene in funzione

del tempo della composizione musicale;

sincronizzazione assoluta: e la sincronizzazione che avviene indipenden-

temente dal tempo della composizione, ma solo in relazione ad un valo-

re temporale assoluto rappresentato nel formato ore, minuti, secondi e

frazioni di secondo

4.14 SMPTE, MTC e world clock

Il formato di sincronizzazione piu utilizzato e SMPTE (acronimo del no-

me della ditta che per prima lo ha utilizzato, Society of Motion Picture and

Television).

Il codice SMPTE e in sostanza un segnale audio (analogico) che si ripete

nel tempo ad una certa frequenza. Quindi puo essere facilmente registrato in

un registratore multitraccia, ma non puo essere inviato direttamente ad undispositivo musicale tramite un cavo MIDI.

Nel formato di sincronizzazione SMPTE il tempo viene diviso in:

HH: ore

MM: minuti

SS: secondi

FF: frame

Ogni secondo e diviso in un numero di frame tipico del tipo di codice SMPTEutilizzato (SMPTE 24-Film Sync, che utilizza 24 frame al secondo, SMPTE 25-

EBU, che ne usa 25, SMPTE 30 Non-Drop Audio/MIDI, SMPTE 30 Non-Drop

Video, SMPTE 30 Drop-Frame Video).

Il codice di sincronizzazione MTC (MIDI Time Code) e praticamente la

traduzione in digitale del codice di sincronizzazione SMPTE. Quindi il codice

MTC e un codice di sincronizzazione a tempo assoluto

Il codice di sincronizzazione SMPTE e il codice MTC non possono essere uti-

lizzati per sincronizzare i segnali audio digitali. Per essi occorre una frequenza di


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4.15 Reti MIDI 4. Il M.I.D.I.

sincronizzazione molto elevata, precisamente uguale a quella di campionamento

dellaudio digitale, 44.1 o 48 KHz. Questo segnale di sincronizzazione si diceworld clock.

4.15 Reti MIDI

Mettendo troppi strumenti in cascada, lultimo suonera con un ritardo sen-

sibile (che si nota gia dal terzo strumento e oltre i 15 metri di cavo).

Il problema della latenza e risolto dalle thru box. Luscita della thru box si

stabilisce con il canale (ci sono di solito 2 IN e al massimo 16 THRU)

[TODO: Inserire figura di thrubox]

Con questo metodo il master e fisso. Se invece vogliamo che il master sia

variabile, ce un altro sistema:

[TODO Inserire figura con piu master]

Tramite preset si puo scegliere che master usare.

Le patch bay, invece, servono per collegare unuscita con uningresso e vice-

versa (ne esistono anche di non-MIDI, per i mixer).

In alternativa, con un solo master e piu slave, si puo avere nel master piu

uscite: si avra comunque minor latenza e minor tipo di errori.

[TODO: Inserire figura con master a piu uscite]


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Capitolo 5

I sequencer

5.1 Un po di terminologia

Un sequencer e un software per la produzione e lelaborazione di eventi audio

e/o MIDI.

Per lo studio dei sequencer e comunque utile la conoscenza di alcuni altri

termini.

La latenza e il ritardo percepito da quando un dato entra nel computer

a quando, dopo lelaborazione, esce. Non dipende dal percorso, bens dalla

pacchettizzazione dei dati, che avviene nei buffer della periferica. In tali buffer

(la cui grandezza e misurata in sample): vengono raccolti una serie di sample

in ingresso e non appena il buffer e pieno vengono mandati tutti insieme alla

CPU. Quindi se il buffer e troppo grande, ci vorra troppo tempo prima che si

riempia; se e troppo piccolo, la CPU viene sovraccaricata di lavoro (considerando

anche che agli eventi audio viene assegnata dal processore una priorita bassa),

rischiando che laudio si senta poi a sbalzi.

Un tick e la minima distanza tra due note nel sequencer (solitamente un

sedicesimo ha 120 ticks: si e scelto tale numero perche e divisibile per 3, vistoche i ritmi ternari sono abbastanza diffusi) .

Un cent e una divisione del semitono: un semitono possiede 16 cents.

Il sustain equivale al pedale premuto nel pianoforte. Leffetto e che il suono

di ogni nota appaia prolungato.

Rewire e un protocollo di comunicazione (inventato da Propellerhead) tra

sequencer diversi, che rende possibile la produzione audio attraverso piu sequen-

cer.

Laudio out clipping e il segnale che viene inviato allutente per avvisarlo

49


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5.2 Struttura generale 5. I sequencer

che il livello audio supera i 0 dB (ci o infatti causa una distorsione digitale nota

come clipping).Lo slice e una fetta di file audio, solitamente assegnata ad un tasto MIDI.

5.2 Struttura generale

La struttura generale di un sequencer qualsiasi e la seguente:

[TODO: Inserire figura]

Il controller esterno permette di usare device fisici per controllare i parametri

del sequencer (ad esempio si puo usare un mixer MIDI).

5.3 Processing audio

Per processing audio si intende tutto il complesso di operazioni per elaborare

le forme donda: taglia e cuci, dithering, time/pitch stretching ecc.:

Il motore audio gestisce i file audio del sistema.

Leditor audio rende possibile svolgere operazioni di processing sul sistema

audio.

5.4 Processing MIDI

Il MIDI non ha un vero e proprio motore. Nello stesso sequencer possono es-

sere presenti piu editor MIDI (solitamente ogni editor e specializzato per gestire

particolari eventi MIDI: note, modulation wheel, sustain...).

Leditor score mostra la partitura;

leditor list e una lista di messaggi MIDI in ordine cronologico;

leditor key (il piu comune) e quello con il disegno della tastiera posto a

sinistra;

leditor drum e simile al key ma e specificatamente scritto per gestire suoni

percussivi;

leditor logical prende eventi gia esistenti e li trasforma tramite operatori

booleani.


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5. I sequencer 51

5.5 La quantizzazione

La quantizzazione e loperazione che mette a tempo eventi MIDI (solitamente

note) gia esistenti.

Loverquantize mette a tempo perfettamente, disumanizzando cos lese-

cuzione di un brano.

Il random quantize, invece, permette di impostare (tramite il parametro

non-quantize) quanto levento si puo distanziare dalla posizione fissa che assu-

merebbe se sottoposto ad overquantize.

Con literative quantize la quantizzazione si sposta, avvicinando alcuni eventi

(tramite il parametro swing o shuffle).

La quantizzazione audio e piu recente (in quanto ha bisogno di una grande

potenza di calcolo) e si basa su una serie di operazioni di time stretching.

Una quantizzazione MIDI basata su eventi audio e detta groove quantize (i

punti fissi degli eventi audio, ai quali riferirsi per la quantizzazione MIDI, sono

detti hit points).

[TODO: Inserire figura con esempio di groove quantize]

5.6 I plugin

I plugin audio processano il segnale audio e lo modificano. Esempi di plu-gin sono i processori di dinamica (normalize, compressori di dinamica su tutto

il segnale o su alcune bande ecc.), gli effetti ( chorus, flanger, distorsore ) e i

simulatori di diffusione (reverbero e simili).

I plugin messi in insert sono applicati solo a determinate tracce; quelli messi

in send vengono invece applicati a tutto il segnale audio (non sempre e la scelta

migliore ma e sicuramente sempre quella che carica meno la CPU).

I plugin MIDI trasformano i messaggi MIDI (ad esempio il corder, che da

una nota crea un accordo, o larpegetor, che da una nota crea un arpeggio).

5.7 I controlli

Il phase pitch shifting inverte la fase di un segnale per evitare che due segnali

in controfase si sommino annullandosi a vicenda.

Il gain amplifica il segnale totale.

Pre e post fader vengono inseriti rispettivamente prima e dopo un insert (il

dither, ad esempio, e un post fader).

[TODO: Inserire immagine con tutto il routing audio]


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5.8 I VST Instruments 5. I sequencer

5.8 I VST Instruments

I VST Instruments sono strumenti musicali virtuali, con al loro interno un

proprio routing audio.

5.9 Lamministrazione

Lamministrazione e la parte che gestisce il tutto (apri, salva, cancella,

sposta, gestione preferenze, freeze1).

5.10 I driverOgni sistema operativo ha propri driver per gestire le periferiche, comprese

quelle audio.

Alcuni software audio, per migliorare le prestazioni hanno deciso di creare

driver propri. Si hanno quindi ad esempio lASIO per i software creati da

Steinberg o GSIF per GigaStudio. I driver generici di Windows vengono detti

invece WDM (le versioni vecchie si chiamavano MME).

Esistono inoltre convertitori da driver specifici a driver generici, per po-

ter supportare anche periferiche audio per le quali non esistono relativi driver

specifici.

5.11 Altre caratteristiche

Alcuni sequencer hanno anche una parte per la postproduzione e la sincro-

nizzazione dellaudio con filmati.

Alcuni sequencer hanno una parte networking per far dialogare diversi pc

che usano lo stesso sequencer (per dividere il lavoro tra piu persone o tra piu

CPU2) oppure tra piu sequencer presenti nello stesso pc (tramite il protocollo

rewire).

1Le tracce audio o MIDI sottoposte a plugin in runtime, possono essere trasformate tem-

poraneamente, tramite il comando freeze in tracce audio statiche con gli effetti gia inseriti, al

fine di diminuire il carico della CPU2In questultimo caso si parla di system link


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Capitolo 6

Consigli pratici

Anche se non esistono regole canonizzate nelluso di strumenti ed effetti,

ci sono alcune scelte che si sono radicate nella pratica, almeno come punto di

partenza. Eccone alcune

6.1 Riverbero

Nel classico mixaggio di un pezzo, si applica leffetto di riverbero alle singole

tracce e alla traccia stereo del master finale. Del riverbero si puo fare sia unuso ortodosso (di simulazione di un ambiente) sia un uso creativo ma, in ogni

caso, la prima regola e quella di non esagerare affollando troppo lo spazio di

riverberazione perche si arriva facilmente al tracollo della buona comprensibilita

del messaggio sonoro digitale.

Per gli strumenti che occupano la gamma piu bassa dello spettro sonoro,

tipo la cassa della batteria o il basso elettrico, si e soliti non bagnarli

(wet) di riverbero ma lasciarli a secco (dry). Nel caso si senta lesigenza

di aggiungere un po di riverberazione, si scelga un riverbero corto e di

questo si deenfatizzi decisamente la gamma piu bassa.

Sulla batteria in generale si usi un riverbero tipo plate (piastra) scegliendo

un tempo di riverberazione tra 1 e 2,5 secondi con un pre-delay di partenza

di 20 ms.

Per la chitarra va bene un plate con un tempo di riverberazione tra 1 e 4

secondi e pre-delay tra 15 e 50 ms).

Per i violini plate tra 1 e 2,5 secondi e pre-delay tra i 20 e gli 80 ms.

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6.2 De-Esser 6. Consigli pratici

Per la voce plate tra 1,5 e 4 secondi, pre-delay tra 20 e 70 ms).

Per voce e chitarra provate anche con un riverbero di tipo small room

(stanza piccola) ricordando che con questultima troppo riverbero impasta

terribilmente il suono.

Con i violini un punto di partenza puo anche essere un riverbero di tipo

small hall (sala piccola).

Con un pianoforte partite scegliendo un large hall (sala grande) un tempo

di riverbero tra i 2 e 4 secondi e un pre-delay fino a 50 ms.

Se disponete di un riverbero che permette di settare tempi diversi di deca-

dimento per le frequenze basse e acute, allungare il tempo di decadimento

delle frequenze basse aumenta la grandezza del suono, lo gigantizza.

Aumentare, invece, il tempo delle frequenze acute regala un senso di etereo

allimmagine sonora complessiva. Questultima operazione e, comunque,

contro natura, nel senso che, come gia detto in partenza, non avviene

mai in un ambiente naturale ma puo risultare utile, per esempio, con la

voce in quanto aggiunge riverbero alle sibillanti e alle fricative mentre lo

minimizza sulle consonanti plosive e sulle vocali.

Invece di allungare il decadimento delle frequenze basse, si puo ottenere

lo stesso effetto di suono massiccio, grande, aumentando il damping (las-

sorbimento, lo smorzamento) delle frequenze acute e aumentando, quando

non si dispone di tempi di decadimento separati, il tempo di decadimento

globale.

E sconsigliabile in generale usare tipi diversi di riverbero per le singole

tracce durante il mix (nonostante quanto detto sopra) se si vuole usare il

riverbero come ambientazione e non come effetto. Per luso del riverbero

come ambientazione, scegliete quello che piu si addice al materiale sonoro

e calibrate diversamente le mandate di ogni singola traccia in modo da

diversificare spazialmente la posizione in profondita degli strumenti.

6.2 De-Esser

Per simulare un De-Esser (un processore per abbassare il livello delle sibillan-

ti, come la pronuncia della lettera S e della Z) si puo usare qualsiasi compressore.

Con i seguenti dati:

Banda di frequenze: dai 5 ai 7 kHz


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6. Consigli pratici 55

Attacco: tra 0 e 10 ms

Rilascio: ai 180-200 ms

ratio: 4.5:1


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GNU Free Documentation License

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1. APPLICABILITY AND DEFINITIONS

This License applies to any manual or other work, in any medium, that

contains a notice placed by the copyright holder saying it can be distributed

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6. Consigli pratici 57

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input to text formatters. A copy made in an otherwise Transparent file format

whose markup, or absence of markup, has been arranged to thwart or discoura-

ge subsequent modification by readers is not Transparent. An image format is

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Transparent is called Opaque.


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6.2 De-Esser 6. Consigli pratici

Examples of suitable formats for Transparent copies include plain ASCII wi-

thout markup, Texinfo input format, LaTeX input format, SGML or XML usinga publicly available DTD, and standard-conforming simple HTML, PostScript

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mats include PNG, XCF and JPG. Opaque formats include proprietary formats

that can be read and edited only by proprietary word processors, SGML or

XML for which the DTD and/or processing tools are not generally available,

and the machine-generated HTML, PostScript or PDF produced by some word

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A section Entitled XYZ means a named subunit of the Document who-

se title either is precisely XYZ or contains XYZ in parentheses following text

that translates XYZ in another language. (Here XYZ stands for a specific sec-

tion name mentioned below, such as Acknowledgements, Dedications,

Endorsements, or History.) To Preserve the Title of such a sec-

tion when you modify the Document means that it remains a section Entitled

XYZ according to this definition.The Document may include Warranty Disclaimers next to the notice which

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