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Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 18. Audio Digitale http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60437 (9 di 17)14/09/2004 22.47.01 Campione Intervallo associato Valore binario associato 1 C 010 2 D 011 3 D 011 4 A 000 5 C' 110 6 D' 111 7 D' 111 8 B' 101 9 B 001 Dunque abbiamo prelevato ad un ritmo costante dei valori di tensione dal nostro segnale e li abbiamo convertiti in formato binario. Questa operazione introduce un errore nella riproduzione della forma d'onda che prende il nome di rumore di quantizzazione. 18.4.1. Rumore di quantizzazione Nella quantizzazione ogni campione viene quantizzato ad un valore che ne approssima il valore reale. E' qui che l'operazione di conversione in digitale di un segnale analogico introduce una degradazione. Il valore di tensione viene prelevato da un apposito circuito che introduce un errore tanto maggiore quanto più e' bassa la qualità del circuito stesso. Tale valore di tensione deve essere poi memorizzato su un supporto digitale quindi deve essere prima convertito in forma binaria. Per fare questo e' necessaria l'operazione di quantizzazione che approssimi il valore reale con un valore quantizzato introducendo un errore detto: rumore di quantizzazione. L'ampiezza massima di quest'ultimo viene identificata con l'ampiezza di un intervallo di quantizzazione. Il rumore di quantizzazione si genera solo in presenza di un segnale campionato, in presenza di silenzio, l'errore di quantizzazione e' nullo. Questa caratteristica al contrario di quello che si può pensare e' un fattore negativo in quanto crea un'oscillazione del rumore che viene rilevata dall'orecchio umano molto più facilmente di un rumore di sottofondo costante (come può essere il fruscio che troviamo sui nastri magnetici). Per risolvere questo problema possiamo incrementare il numero di intervalli in modo da ridurre l'errore di quantizzazione. Una seconda soluzione consiste nell'aggiungere un rumore bianco di sottofondo e questo può essere effettuato in due modalità:
Il blog dell'Ingegneria del suono - Capitolo 18. Audio Digitale http://audiosonica.blog.excite.it/permalink/60437 (10 di 17)14/09/2004 22.47.01 Modalità analogica: Viene aggiunto del rumore bianco al segnale prima che venga campionato in modo che quando il segnale audio e' assente, rimane il rumore di sottofondo che viene comunque campionato. Modalità digitale (dither): L'ultimo bit di ogni campione (a volte gli ultimi due o quattro quando la risoluzione e' sufficientemente alta: tipo 24 bit) viene modificato in maniera casuale. Questo permette di simulare la presenza di rumore bianco il cui termine tecnico e': dither. Le case produttrici di software audio hanno cominciato a introdurre sul mercato una serie di plug-in [27 ] dedicati ai sistemi di hard-disc recording che contengono algoritmi di dithering 'intelligentì Questi modificano il proprio intervento a seconda delle caratteristiche del segnale che si trovano a manipolare. Maggiore e' il numero di intervalli impiegati, minore e' l'errore. A livello teorico, se avessimo infiniti intervalli di quantizzazione, ogni valore di tensione verrebbe associato esattamente all'intervallo (che coinciderebbe con un punto) che lo rappresenta. Oltre ai problemi tecnici di realizzabilità di tale soluzione si renderebbe necessario l'utilizzo di infiniti bit per rappresentare ogni intervallo. Nel nostro esempio sono stati impiegati 3 bit, per i CD Audio viene impiegata una quantizzazione a 16 bit, il che implica la suddivisione dell'asse delle tensioni in 65536 intervalli distinti. Negli studi di registrazione professionali si esegue la lavorazione utilizzando un formato a 24 bit (1.677.216 intervalli!) per poi riconvertire il segnale in 16 bit prima di masterizzarlo su CD. Le grandezze standard impiegate per la realizzazione di CD audio sono: Tabella 18.6. Specifiche del formato CD Audio frequenza di campionamento 44.1KHz bit di quantizzazione 16 (65536 intervalli) Campionare un segnale ad una certa frequenza f significa estrarre dal segnale f campioni al secondo. Nel caso di un segnale audio campionato con qualità di CD, vengono estratti 44100 campioni ogni secondo. Ogni campione viene rappresentato da un numero binario a 16 bit. Dunque un segnale stereo produce ogni secondo il seguente numero di campioni: 2 (stereo) x 16 (bit) x 44100 (campioni) = 1411200 bit/s
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