TECNOLOGIE

MUSICALI

Pre-accademico Livello Avanzato

Prof. Rosario Tomarchio

TEC

NO

LOG

IA

MU

SIC

ALE

!  La tecnologia musicale

nasce dalla commistione

fra le discipline della

ricerca tecnologica, quella

musicale e lo studio dell’acustica. I più importanti teoremi

che hanno consentito lo

sviluppo di questa disciplina sono: - il Teorema di Shannon-

Nyquist o teorema del

campionamento - il Teorema di Fourier

TEO

REM

I Teorema di

Shannon-Nyquist:

!  Per campionare

correttamente

(senza perdita di

informazioni) un

segnale a banda

limitata, è

sufficiente

campionarlo con

una frequenza di

campionamento

pari almeno al

doppio della

massima

frequenza del

segnale

Teorema di Fourier:

!  Qualunque

segnale

periodico può

essere

scomposto nella

somma di onde

sinusoidali.

!  L’insieme di tutte

le armoniche che

compongono una

data forma

d’onda prende il

nome di spettro

di quella forma

d’onda

DA

GLI A

LBORI A

L

FUTU

RO

!  L’organologia e la musica in generale hanno sempre tratto beneficio dal rapporto con la tecnologia (si pensi allo sviluppo del pianoforte) ma è dall’avvento del computer che il rapporto fra musica e tecnologia ha avuto la spinta evolutiva più radicale e galoppante. Sin dalla presentazione al pubblico nel 1946 dell’ENIAC, il primo computer, si pensò di generare suoni, ma le prime vere applicazioni del computer in musica risalgono a fine anni ‘50 con la composizione automatica, sintesi sonora e trascrizione di spartiti per l’esecuzione al computer. Il primo esperimento musicale risale al 057 a opera del compositore L.A. Hiller chiamato Illiac Suite. Nello stesso anno negli USA Max Mathews (padre della computer music) realizzò il primo programma per la sintesi del suono il MUSIC I (sviluppato fino al MUSIC V e padre del moderno CSOUND)

DA

GLI A

LBORI A

L

FUTU

RO

!  Passando per lo sviluppo incredibile avvenuto negli anni ’70 dato dall’avvento dei primi sintetizzatori (es. Moog) e successivamente dai sintetizzatori digitali (es. Yamaha DX7) grazie anche all’apporto del fisico italiano Giuseppe Di Giugno e del lavoro svolto presso l’IRCAM di Parigi, si arriva direttamente alla diffusione pressoché totalizzante delle strumentazioni tecnologiche quali tastiere midi/usb, synth virtuali, software per il sequencing e strumenti digitali come pianoforti, batterie e strumenti a fiato.

!  Molteplici e in costante evoluzione sono gli ulteriori sviluppi e utilizzi della tecnologia applicata alla musica, dal riconoscimento automatico delle timbriche strumentali alla possibilità di effettuare concerti e registrazioni via web ad alta definizione (musica telematica), passando per modelli dell’interpretazione musicale robotizzata alla separazione in più tracce di file originariamente mono o stereo.

AU

DIO

AN

ALO

GIC

O

E D

IGIT

ALE

Il segnale audio analogico, definito anche segnale continuo, differisce dal segnale audio digitale, chiamato anche discreto, per la sua infinità possibilità di individuare due punti, per quanto vicini, al suo interno. L’audio digitale infatti per quanto ad alta definizione prevede sempre uno “scalino” tra un campione ed un altro. I parametri dell’audio digitale che permettono di ridurre questi intervalli di campionamento nei due assi della frequenza e dell’ampiezza sono rispettivamente la frequenza di campionamento e la risoluzione in bit. I moderni convertitori AD(analogico-digitali) consentono di acquisire un segnale audio a frequenze di campionamento che arrivano fino a 192khz/sec e con bitrate a 64bit (385 db).

FREQ

UE

NZA

DI

CA

MPIO

NA

ME

NTO

E BITRA

TE

Frequenza di

campionamento

Rappresenta il numero

di volte la frequenza

del suono viene

campionata al

secondo dal circuito di

Sample and Hold di un

ADC.

Lo standard di

campionamento del

cd audio è di

44.100hz, lo standard

che invece viene

utilizzato nelle

applicazioni

audiovisive (DVD) è di

48.000hz.

Bit-Rate

o Risoluzione in bit

Rappresenta la

definizione dinamica e

identifica in quanti

gradini viene

suddiviso l’ampiezza

d’onda (dB)

Gli standard per la

risoluzione in bit

vanno dal 16 bit (96

dB)del formato cd

audio, ai 24 bit (144

dB) dei dvd fino ai 64

bit (385 dB) che

rappresentano il

massimo ma ancora

non concretamente

applicati a formati

particolarmente

diffusi.

AU

DIO

M

ULT

ICA

NA

LE

Altro parametro determinante per l’audio digitale è il numero di canali contenuti dal file. I più utilizzati sono l’audio monofonico (1ch), lo stereofonico (2ch), la quadrifonia (4ch) e il surround (5.1ch)

FORM

ATI A

UD

IO

FORMATI NON

COMPRESSI

Il segnale così

come acquisito si

presenta nella sua

forma originale.

I formati di

riferimento in

questo caso sono

il formato WAVE

con estensione .wav e

l’equivalente

apple AIFF con

estensione .aiff

FORMATI

COMPRESSI

I formati compressi

nascono dall’esigenza

di ridurre l’impego di

spazio di memoria, Per

fare ciò vengono

utilizzati dei codec,

vale a dire dei

software capace di

codificare dati per

memorizzare e in

questo caso

comprimere. Esistono

formati compressi con

perdita di dati (lossy)

il più utilizzato è

l’.mp3 e senza perdita

di dati (lossless) come

il .flac o il .ape

Wave 32 bit o 64 bit I normali file wave hanno un limite di dimensione pari a 2 GB, il formato wave64 consente invece di creare file con dimensione superiore ai 2 GB. AIFF Un altro formato, equivalente al wave ma realizzato dalla Apple è l’ (Audio Interchange File Format). Estenzioni: .aif, .aiff, .snd

MP3 estensione .mp3, il più famoso dei formati compressi lossy, bitrate variabile di solito utilizzato 128kb/s o 192 kb/s AAC versione dell’MPG-4 (equivale nei fatti a M4A) a parità di compressione, garantisce una qualità sonora migliore dell’MP3 standard ed è utilizzato, fra gli altri, dalla Apple per iTunes. MPC (PPEGplus, MPEG+, MP+) estensione .mpc o .mp+ o mpp algoritmo di compressione open source. Secondo molti test garantisce qualità audio migliore rispetto all’MP3 REAL AUDIO estensione .ra Adatto ad alti rapporti di compressione. Utilizzato spesso per l’ascolto in streaming e nella rete in genere. Bassa qualità. VORBIS estensione .ogg Algoritmo di compressione open source. Simile all’MP3 in termini di qualità audio ma penalizzato dalla scarsa diffusione.

Apple Lossless Encoding Apple Lossless, ALE, o Apple Lossless Audio Codec, ALAC estensione .m4a FLAC Free Lossless Audio Codec è un diffuso codec audio libero raggiunge compressioni importanti, dell'ordine del 30-50% IFF Interchange File Format per gestire in modo simile tipi di file di diverso formato APE (Monkey Audio; .ape): Formato che permette di ridurre di circa il 50% lo spazio occupato dalla nostra musica (in certi casi anche di più) senza alcuna perdita in qualità. LA (Lossless Audio: .la): Il formato no-lossy che comprime di più. La conversione in questo formato è lentissima, però ottiene la migliore compressione in assoluto

HARDWARE AUDIO

L’insieme di attrezzature necessarie per realizzare una macchina

che permetta di lavorare con l’audio digitale viene chiamata

D.A.W. (Digital Audio Workstation). Il primo elemento

fondamentale in questa catena è il PC (personal computer), sia

esso fisso o portatile per lavorare con i principali software audio

ha bisogno di una CPU (central processing unit) o processore di

ultima generazione (es.Core i7 della Intel), altro componente

determinante è la RAM (random access memory) la memoria

volante caratterizzata da tecnologia, velocità di accesso e

capienza (es. DDR4 SDRAM 2666 64gb), un dispositivo di

memoria sia esso hard disk o SSD (solid state disk) caratterizzato

per capacità, interfaccia e velocità (es 2 TB, Sata sequential

write 520 MB/s). Il PC può utilizzare diversi OS (sistemi

operativi) come Windows, OSX mac o Linux di cui sicuramente i

primi due rappresentano uno standard professionale garantito.

INTE

RFAC

CIA

AU

DIO

Il sistema informatico musicale utilizza

oltre al computer e agli applicativi anche

una serie di hardware dedicati (schede

audio e interfacce MIDI) che consentono la

registrazione di informazioni audio e MIDI

ed il monitoring dei segnali audio

(attraverso una cuffia o dei monitor). La

scheda audio è importante perché effettua

le due conversioni ADC E DAC e si

caratterizza per:

1.  Tipologia di collegamento

2.  Numero di ingressi e di uscite audio

(analogiche o digitali)

3.  Presenza o meno di preamplificatori

microfonici

4.  Presenza o meno di interfaccia MIDI

5.  Fornitura di software specifico di

controllo

Ogni computer prevede una scheda audio integrata nella scheda madre, è possibile integrare internamente allo chassis del computer fisso una ulteriore scheda audio più performante tramite connessione PCI. Sempre più frequentemente si utilizzano schede audio esterne, dalle più semplici alle più complesse, collegate al PC con le varie connessioni (USB 2.0, USB 3.0, FIREWIRE, THUNDERBOLT) tutte ormai consentono di acquisire almeno un segnale a 24bit con frequenza di campionamento almeno 44.1khz/48khz. Le principali case produttrici di interfacce audio sono Focusrite, RME, Roland, Yamaha, Apogee, Steinberg. Le più performanti consentono di ridurre notevolmente la latenza generata dal tempo di elaborazione del segnale e quindi di utilizzare anche più Plug-In o VST contemporaneamente senza per questo avvertire ritardo tra la fase di acquisizione e la fase di riproduzione del suono.

CO

NN

ETT

ORI

E

CA

VI Il trasporto del segnale audio è affidato a

dei cavi che possono avere diverse caratteristiche di connessione e presupporre l’utilizzo di adattatori per le più svariate connessioni. Una principale differenza si può evincere tra cavi analogici (JACK, XLR, RCA) e cavi digitali (MADI, SPDIF, ADAT, TOSLINK). Altra importante differenziazione è quella che separa i mondi delle connessioni analogiche cosiddette bilanciate (JACK MONO) da quelle sbilanciate (JACK STEREO, XLR).

JAC

K - C

AN

NO

N

CAVO JACK

Esistono diversi tipi di cavi

Jack: mono, stereo,

tricanale..

Possono differire anche nel

diametro: 6,5mm (ampli,

casse, mixer, strumenti..)

3,5 mm (lettori mp3, lettori

cd, auricolari..).

Si differenziano anche per

la loro forma: dritti o a

pipa.

Mono (un solo canale) e

Stereo (due canali, destro e

sinistro)

Il tipo di segnale può

essere Sbilanciato: Massa-

Segnale

Bilanciato: Massa- Polo

caldo(canale sinistro) –

Polo freddo (canale destro)

CAVO XLR

(CANNON)

Utilizzato comunemente

per le connessioni

dell’audio

professionale.

Comunemente

chiamato Cannon per

via del costruttore

originale, la Cannon

Electric. Nella sua

versione a tre poli Pin1

=massa, Pin2 =Polo

caldo, Pin 3 Polo freddo.

Normalmente usato per

le linee audio bilanciate

ed è il più impiegato

per il collegamento dei

microfoni.

MIC

ROFO

NI I microfoni sono dei trasduttori che permettono

la conversione delle onde di pressione sonora in segnale elettrico. Le principali categorie di microfoni sono: microfoni dinamici, microfoni a condensatore (diaframma stretto o diaframma largo), radiomicrofoni, microfoni a nastro.

I microfoni differiscono anche dal loro angolo di ripresa (diagramma polare), vale a dire la direzionalità di acquisizione sonora. In alcuni di essi è possibile ottenere diverse angolazioni di ripresa utilizzando uno switch on board, altri sono pensati per applicazioni dedicate, come i microfoni binaurali o i microfoni unidirezionali.

Altro parametro caratterizzante è la risposta in frequenza, vale a dire la capacità di risposta lineare a sollecitazioni nello spettro che va dai suoni più gravi ai più acuti.

DIF

FUSO

RI

AC

UST

ICI

I diffusori sono dei trasduttori che

trasformano segnale elettrico in onde

di pressione sonora. I diffusori si

diversificano principalmente fra

diffusori attivi (i quali contengono al

proprio interno l’amplificatore) e

diffusori passivi i quali hanno bisogno

di essere collegati ad un amplificatore

esterno. Altro elemento caratterizzante è il

numero di coni presenti nel diffusore

(chiamati anche vie) e dal diametro

degli stessi. E’ cosa importante il numero e le

tipologie di connessioni previste dal

diffusore.

I diffusori acustici vengono suddivisi anche in base al loro utilizzo, esistono infatti delle nomenclature specifiche per i diffusori da studio (monitor nearfield), diffusori da live per il pubblico (PA - pubblic address speakers), diffusori da live per i musicisti (stage monitor). I diffusori si compongono di: •  un amplificatore nel caso dei diffusori attivi di uno chassis o cabinet che svolge la funzione di contenitore •  una serie di coni (che definiscono il numero di vie) di

varia dimensione chiamati subwoofer, woofer, mid-range, tweeter (rispettivamente per le basse, medio basse, medie e alte frequenze)

•  un meccanismo chiamato cross-over che permette di indirizzare correttamente le diverse frequenze ad ogni cono

•  una scheda che permette la/le connessioni al segnale in ingresso e in alcuni casi anche il rimando o i rimandi del segnale in uscita.

MIXER

Il mixer è il cuore di un sistema audio, sia per il live che per lo studio di registrazione, e consente di miscelare e modificare più segnali audio contemporaneamente. I mixer possono essere analogici o digitali, ed in alcuni casi fungere anche da interfaccia audio, elemento determinante è il numero di ingressi e di uscite (aux o main) che permettono alla macchina di miscelare più segnali e quindi di avere maggiori possibilità di impiego. In alcuni casi i mixer sono dotati anche di un effettistica integrata che consente l’elaborazione del segnale direttamente on board. Qualora questa non sia presente è pratica diffusa utilizzare un sistema chiamato out-board di natura analogica o in alternativa una serie di plug-ins che svolgono la medesima funzione tramite algoritmi digitali.

E’ pratica corretta e funzionale considerare il mixer un insieme di STRIP, considerati come una sequenza di possibilità di lavoro su ogni singolo canale in ingresso. Ciascuna Strip varia nel contenuto da modello a modello, alcune caratteristiche principali sono presenti comunque nella maggior parte dei mixer. 1.  Ingresso (può essere un connettore xlr,jack o combo) 2.  Gain (controllo di guadagno che permette di regolare la

sensibilità di ingresso del segnale) 3.  Equalizzatore (può essere di svariate forme, ed è formato da

una serie di filtri che svolgono la funzione di accentuare o diminuire la presenza di determinate frequenze all’interno del segnale in ingresso

4.  Aux (controlla la quantità di segnale da inviare alle uscite secondarie)

5.  Pan (regola la quantità di segnale nel panorama stereo – destra/sinistra)

6.  Solo / Mute (pulsanti che permettono di attivare o disattivare il singolo canale e/o di disattivare o attivare tutti i rimanenti)

7.  Fader o level (regola il livello o volume del segnale primario di uscita)

STU

DIO

DI

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Lo studio di registrazione è uno spazio progettato per l’acquisizione, il mixaggio e l’editing del suono. Viene definito home recording nel caso in cui questo spazio venga ricavato all’interno di un appartamento da parte degli stessi musicisti. Esistono anche degli studi definiti mobili che permettono di acquisire l’audio anche in spazi all’aperto o non progettati per l’acquisizione. La struttura di base di uno studio consiste in almeno due ambienti definiti sala di controllo o regia (control room) e una (o più) sale di ripresa, è spesso presente anche una sala macchine dedicata alle macchine particolarmente rumorose. Solitamente gli studi subiscono dei trattamenti strutturali e d’arredamento per migliorare l’acustica e l’insonorizzazione dell’ambiente di ripresa.

Le tipologie di registrazione in studio sono diverse e dipendono principalmente dal tipo di musica da acquisire e dalle disponibilità in ordine di spazio e attrezzature. Una delle tipologie di acquisizioni professionali più utilizzate ed efficaci è la tecnica definita multitraccia, dove ogni singolo musicista ha una o più tracce dedicate al proprio strumento, questa tecnica può essere applicata in presa diretta, con risultati migliori in studi dove sono previste diverse stanze isolate acusticamente, o per sovra-incisione dove ogni musicista suona in tempo differito. La tecnica di sommare tracce a materiale sonoro già esistente è chiamata overdubbing. Solitamente la tecnica di presa diretta viene utilizzata in generi musicali dove è più importante l’interplay e/o dove la tecnica dei musicisti non necessità di andare a modificare il singolo suono, questi generi sono il jazz, la musica classica e in alcuni casi la musica di tradizione orale, i generi dove invece è pratica comune effettuare sovra-incisioni sono quelli legati al mondo della musica popular, vale a dire pop, rock e derivati.