appunti_informatica applicata ai beni musicali
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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.
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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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3. Il sintetizzatore 21
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).
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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.
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3. Il sintetizzatore 23
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
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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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8/8/2019 Appunti_informatica Applicata Ai Beni Musicali
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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
Continua nella prossima pagina
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4.3 Channel mode message 4. Il M.I.D.I.
Tabella 4.1 continua dalla pagina precedente
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
trasmesso ma ignorato
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
trasmesso ma ignorato
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
trasmesso ma ignorato
4.4 I controller
I controller si dividono in due tipi:
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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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8/8/2019 Appunti_informatica Applicata Ai Beni Musicali
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4. Il M.I.D.I. 33
Tabella 4.3 continua dalla pagina precedente
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
Continua nella prossima pagina
-
8/8/2019 Appunti_informatica Applicata Ai Beni Musicali
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4.4 I controller 4. Il M.I.D.I.
Tabella 4.3 continua dalla pagina precedente
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)
Continua nella prossima pagina
-
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4. Il M.I.D.I. 35
Tabella 4.3 continua dalla pagina precedente
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
20...31 Non definiti
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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4.4 I controller 4. Il M.I.D.I.
Tabella 4.3 continua dalla pagina precedente
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
85...90 Non definiti
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
Continua nella prossima pagina
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4. Il M.I.D.I. 37
Tabella 4.3 continua dalla pagina precedente
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)
102...119 Non definiti
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
Continua nella prossima pagina
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4.6 System Exclusive Message 4. Il M.I.D.I.
Tabella 4.3 continua dalla pagina precedente
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.
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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:
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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
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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
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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
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ge subsequent modification by readers is not Transparent. An image format is
not Transparent if used for any substantial amount of text. A copy that is not
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6.2 De-Esser 6. Consigli pratici
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thout markup, Texinfo input format, LaTeX input format, SGML or XML usinga publicly available DTD, and standard-conforming simple HTML, PostScript
or PDF designed for human modification. Examples of transparent image for-
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following pages as are needed to hold, legibly, the material this License requires
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XYZ according to this definition.The Document may include Warranty Disclaimers next to the notice which
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