Registrazione sonora e catalogazione dei suoni

img-piccola-emanuele-frusidi Emanuele Frusi

Nel precedente articolo, dopo aver appreso la basi strutturali e le differenti tipologie di microfoni, ci siamo lasciati introducendo quello che molto probabilmente è l’argomento più  vasto e complesso nel mondo dell’audio professionale, ovvero la “registrazione sonora“.

 

Un po' di storia della registrazione

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La registrazione di una sorgente sonora è una pratica che ha le sue origini nel IX secolo, introducendo il concetto di riproduzione meccanica dei suoni, attraverso cilindri mobili, e che si è via via trasformata e affinata nel corso dei decenni. Come moltissime altre invenzioni di uso comune, anche la riproduzione e registrazione sonora, deve la sua nascita al caro Thomas Edison, nel 1878 grazie all’introduzione del “ fonografo a cilindro “, che permise la diffusione in tutto mondo del concetto di riproduzione musicale. ( Anche se pochi sanno che i primi esperimenti di registrazione e riproduzione meccanica ebbero inizio grazie ai Banu Musa,  3 fratelli matematici iraniani, che nel IX secolo introdussero nel loro saggio “ Il libro dei congegni ingegnosi “ I primi progetti di strumenti meccanici automatizzati in grado di riprodurre materiale sonoro )

EdisonDiscLabelBunk.jpgGli anni successivi videro il miglioramento della tecnologia di Edison, grazie all’inventore ed impiegato della Bell Telephone Company Emile Berliner, che nel 1889 decise di sostituire il cilindro meccanico con un disco, più pratico e resistente, introducendo al mondo il grammofono, che utilizzava dischi a 78 giri al minuto.
L’introduzione di questo elemento fu così riuscita  e vincente che già nei primi decenni del ‘900 I cilindri di Edison erano praticamente scomparsi dal mercato, e curiosamente costrinsero Edison a fondare la Edison Disc, una produzione di dischi per grammofono, nel tentativo di riconquistare il mercato.

 

La registrazione meccanica tenne le redini del mercato fino agli anni venti del ‘900, ani in cui con l’avvento delle nuove scoperte nel ramo dell’elettronica, si cominciarono ad intravedere gli sviluppi e progressi più significativi nel settore della comunicazione.
L’introduzione dei pilastri dell’elettronica moderna, quali valvole, transistor e trasduttori elettromagnetici, aprirono la strada ad un periodo d’oro per l’evoluzione della comunicazione, del concetto di amplificazione e di trasmissione sonora a lungo raggio.
Come per la maggior parte delle innovazioni moderne, anche la registrazione sonora deve la sua spinta esponenziale, all’impiego di tale tecnologia nel settore militare e governativo, basti pensare ai Bell Laboratories, e ai loro studio sull’amplificazione e la propagazione attraverso I ripetitori nei circuiti telefonici.

Curioso è infatti che una delle prime registrazioni e riproduzioni sonore elettriche del periodo fu quella del suono di un sottomarino U-boat, a scopo addestrativo nel corso della prima guerra mondiale.
La registrazione elettrica portò una vera e propria rivoluzione nel mercato musicale e sonoro, gettando le basi per tutta la tecnologia moderna, e regalandoci strumentazioni che quotidianamente usiamo tutt’ora.

La registrazione su disco

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Il processo di registrazione su disco, grazie alle nuove evoluzioni elettroniche, permise l’introduzione di una superficie più compatta, e la possibilità di inserire in uno spazio fisico più contenuto una discreta quantità di materiale sonoro, nacque cosi il “ vinile “ a 33 giri ( 1948 dalla Columbia Records ) e il 45 giri ( 1949 RCA ), ovvero l’oggetto che senza ombra di dubbio cambiò il mercato musicale e detiene il primato di tecnologia più longeva, essendo utilizzato tutt’ora.

Ma fu negli anni 50 che la vera rivoluzione ebbe atto, grazie all’introduzione del nastro magnetico.

Registrazione su nastro

Sulle basi di sperimentazione di Valdemar Poulsen ( fine 1800 ) che aveva inventato il Telegraphone, la tedesca AEG introdusse il magnetofono.
L’aspetto commercialmente più rilevante della registrazione su nastro era la possibilità di poter cancellare il contenuto registrato, e registrare nuovamente sulla superficie, e alla fine del 1940 la Ampex distribuì I primi registratori a nastro professionali.

Questa tecnologia permise, per la prima volta, la possibilità di riprodurre un suono in modalità stereofonica, e gettò quindi le basi di tutta la riproduzione audio della cinematografia moderna, sempre grazie al supporto dei Bell Laboratories, che risolsero non poche problematiche relative alla sincronizzazione di queste “ piste audio “ con la pellicola. Curioso è che il primo film distribuito commercialmente con colonna sonora stereo fu il capolavoro “ Fantasia “ di Walt Disney nel 1940.

Ecco un estratto che non posso non condividere :

Ed una breve ricapitolazione dell’incredibile tecnologia di sincronizzazione e riproduzione utilizzata, che gettò le basi per l’automazione degli attuali banchi mixer.

Ampex ATR 102 half inch mastering tape deck at jimestudios.com_full.jpg

Il nastro apportò un radicale cambiamento anche nelle modalità di registrazione, ovvero grazie alla superficie e al meccanismo del sistema di registrazione magnetica, si poté introdurre il concetto di registrazione multitraccia, ovvero la possibilità di  registrare contemporaneamente più tracce sonore, invenzione che deve i natali ad un “ certo “ musicista ed inventore chiamato Les Pauls !

Il processo di registrazione su nastro a livello professionale era senz’altro dispendioso e complicato, quindi le disponibilità erano davvero limitate al settore professionale, così , come per molte altre innovazioni,  le necessità commerciali spinsero una azienda olandese ad ovviare al problema, pur sacrificando un po’ di qualità.

 

Le musicassette

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Così nel 1963 Philips, decise di ridurre le dimensioni del nastro magnetico, ed introdusse la “ compact cassette “ o “ musicassetta “, cambiando radicalmente il modo in cui si produceva e distribuiva musica, dando tra l’altro I natali ad una rivoluzione culturale, quella dei primi hi-fi a cassetta, delle boombox, e della nascita delle demotape di band ed artisti, che potevano sperimentare “ da casa “ la meraviglia di registrare suoni e musica.

 

 

 


Come detto in partenza la registrazione è molto probabilmente il più ampio e complicato degli argomenti, quindi questa introduzione a dir poco “ in pillole “ era necessaria per arrivare a parlare di quello che davvero interessa il nostro percorso, ovvero la Registrazione Digitale.

La registrazione digitale

La registrazione digitale deve la sua introduzione all’avvento, negli anni ’80 grazie alle aziende Philips e Sony, del supporto chiamato Compact Disc, che sostituì quasi completamente il vinile a partire dal 1982.
Il Compact Disc basava la sua tecnologia sulla lettura ottica ( attraverso un laser ) di piccole incisioni effettuate su un disco in rotazione di piccolissime dimensioni, ma la vera rivoluzione era che le informazioni contenute nelle incisioni erano “ digitalizzate “.

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La registrazione digitale consiste nel “ tradurre “ un segnale analogico, in una serie discreta e numerica, di valori, poi riconvertiti in fase di riproduzione.
Un po’ come è stato per I trasduttori elettromeccanici, di cui abbiamo parlato nel precedente articolo, I convertitori analogico-digitale e digitale-analogico ( AD-DA ) hanno Il compito di recuperare le informazioni contenute in un’onda audio analogica e convertirla in un pacchetto di informazioni numeriche, cosi da poter essere impresso digitalmente in un supporto fisico.

I passi fondamentali di questo processo sono essenzialmente due:

  • Il campionamento

  • La quantizzazione

Campionare un suono, come ci suggerisce il termine, significa prelevare ad intervalli periodici ( campioni )  le informazioni e compattarle in un sistema discreto.
Si tratta quindi di dover ricostruire un’onda sonora analogica, scomponendola in frammenti discreti e cercando di ricomporla nella maniera più fedele possibile.

Un’onda sonora analogica, senza entrare nel complesso matematico, ha un numero infinito di punti che la compongono, se la volessimo rappresentare graficamente, e quindi è praticamente impossibile replicare ogni piccolo frammento che la compone, dunque per poter ovviare a questo problema si introdusse il concetto di “ Frequenza di Campionamento “

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Segnale analogico

 Sampled_signal.pngSegnale campionato                        577.png

La Frequenza di Campionamento ( Espressa in Hertz ) è la misura di quante volte, in un secondo, un frammento di segnale analogico viene analizzato e memorizzato.
Possiamo immaginare il processo come dover ricopiare un magnifico dipinto, senza poter ricalcare esattamente tutte le  linee che lo compongono, ma abbozzando l’opera con un numero “ finito “ di pennellate.
Quindi l’aspetto cruciale per ottenere una informazione risultante, più simile possibile a quella originale, è il numero di volte in cui analizziamo e memorizziamo una parte di questa informazione.

Il teorema di Nyquist-Shannon per il campionamento

Per questo la tecnica di campionamento si affida ad un’enunciato matematico chiamato “ Teorema di Nyquist-Shannon “ , che in maniera molto riassunta ci spiega :
“ Per campionare un segnale senza avere perdita di informazioni, bisogna campionarlo con una frequenza doppia rispetto alla frequenza della massima componente spettrale del segnale informativo “

Ovvero, per avere una rappresentazione fedele e senza errori di campionamento, la frequenza con la quale si “ recuperano “ questi pacchetti di informazioni deve essere doppia rispetto alla più alta frequenza presente nella sorgente che dobbiamo campionare.

Lo spettro udibile comprende un range da 0 a 22.000 hz ( 22 khz ), la frequenza di campionamento dei Compact Disc introdotta nel 1982 fu difatti di 44.1 Khz , ovvero leggermente superiore al doppio dello spettro udibile, lo scarto in eccesso semplificava l’insorgere di problematiche strumentali.
Nel corso dei decenni, come si può vedere dalle specifiche delle produzioni cinematografiche, dal DTS ai  DVD audio, la frequenza di campionamento è stata “ alzata “ di moltissimo, fino al top qualitativo attuale di 192 Khz, ma la pratica non cambia, ovvero il fine è sempre quello di “ ricostruire “ un’informazione analogica nella maniera più dettagliata e fedele possibile.

L'aliasing

Parlando di errori di campionamento, dovuti all’utilizzo di un’incorretta frequenza di campionamento, è importante citare l’Aliasing, in quanto nel vostro percorso di approfondimento o lavoro, troverete spesso discussioni relative a questo errore.
L’Aliasing ( impersonificazione, dall’inglese ) si tratta di un errore dovuto ad un frequenza di campionamento insufficiente a ricostruire il segnale in modo corretto, e si manifesta con l’impossibilità di distinguere due segnali analogici diversi una volta campionati.

Aliasing-plot.png

Se prendiamo ad esempio l’immagine di una sinusoide, possiamo vedere che con una frequenza di c. Insufficente, la risultante che otteniamo non riesce ad identificare ogni singola sinusoide del segnale, quindi il segnale che otterremo presenterà delle differenze sostanziali, e frequenze non proprie del segnale di origine ( frequenze alias ) che si tradurranno in una distorsione del segnale riprodotto.

Utilizzando l’analogia precedente, il dipinto riprodotto dalle nostre pennellate ad intervalli non rappresenterà fedelmente l’originale.

La quantizzazione

Il secondo passo fondamentale per la registrazione digitale è la Quantizzazione.
In questa fase si ha la reale conversione di un segnale analogico in digitale, ovvero dopo aver “ catturato “ un’onda sonora analogica, attraverso il processo di campionamento, queste sezioni dovranno essere codificate in forma numerica, attraverso un processo irreversibile che traduce le informazioni catturate in bit.

sinusoide-def.jpg

Il Bit ( Binary Information Unit ) è un’unità di misura di informazione, definita come la quantità minima di informazione necessarie a discernere due possibili eventi, si tratta quindi della quantità minima che serve per distinguere due eventi.
Ogni campione, inteso come frammento catturato di segnale analogico, dovrà quindi possedere un numero di BIT sufficiente per riprodurre fedelmente l’informazione originale, per questo nel corso dei decenni si è andati aggiungendo il numero di bit disponibili nel processo di quantizzazione.

Quantizzare in sostanza significa compattare le informazioni catturate in un numero discreto di bit, sufficienti a rappresentare il nostro messaggio originale ( onda sonora analogica ) per ottenere una riproduzione più vicina possibile alla sorgente di partenza.

Nell’audio digitale I bit hanno una diretta correlazione con la gamma dinamica della sorgente sonora, questa si traduce essenzialmente in un rapporto 1:6, 1 bit avrà una valenza rappresentativa di 6 decibel, quindi in una registrazione effettuate con un Bit Depth ( da non confondere assolutamente con il BitRate degli mp3 ! ) Di 16 bit, avremo a disposizione una gamma dinamica di 96 db, ovvero quello sarà il nostro limite massimo di immissione.

Analogamente in una registrazione effettuata a 24db, la nostra gamma dinamica a disposizione sarà di 144 Db ! , Decisamente una bella differenza, che si traduce sostanzialmente in un migliore rapporto segnale/rumore.

Ecco una bel riassunto dei concetti di campionamento e quantizzazione, in lingua inglese ma facilmente comprensibile.

Audio Engineer, Produttori, Musicisti e Sound Designer, anche se per scopi e con metodologie differenti utilizzano quotidianamente le stesse conoscenze, per poter registrare il materiale necessario al loro lavoro, quello che distingue le varie professioni è spesso l’attrezzatura e l’utilizzo che viene fatto successivamente del materiale registrato.

Il Field Recorder e la DAW

Vorrei che concentrassimo l’attenzione su due apparecchiature fondamentali ad un Sound Designer, e chiarire velocemente alcuni aspetti utili per poter da subito iniziare a sperimentare con la registrazione sonora.

  • Il Field Recorder

  • La Daw

Molto brevemente, entrambi sono strumenti per la registrazione di materiale audio, e anche se con alcune diversità appartenenti ad alcuni modelli, sia le funzioni che le tecniche di utilizzo sono pressocché identiche.

Il Field Recorder, è uno strumento indispensabile per fare “ ripresa sonora “ sul campo, si tratta in poche parole di un registratore multitraccia, pensato e costruito per l’utilizzo sul campo, ed in movimento.
La possibilità di essere alimentato a batterie, l’apposita tracolla per l’utilizzo in movimento, la presenza di numerose connessioni in entrata ed in uscita, ne fanno uno strumento incredibilmente utile e funzionale.

Eccone un esempio di grandissima manifattura :

Tascam Hs p82

La Daw ( digital audio workstation ), è invece un’intero set-up di attrezzature per la registrazione e manipolazione del suono, contenuto all’interno di una suite software,  integrate in una “ macchina “ digitale, a seconda delle specifiche del produttore.
La particolarità della DAW è che include a differenza di un field recorder, anche tutti gli strumenti necessari alla post-produzione del materiale registrato, ma a differenza del F.R, per poter registrare una sorgente sonora, necessita di un hardware esterno, quali ad esempio una scheda audio professionale, dei preamplificatori esterni etc.

Vedi qui: http://www.proaudio.sm/audio-pro/computer/workstation-daw

Quello che ci interessa di entrambe le apparecchiature, è che condividono gli stessi concetti di base, e che un utilizzatore come ad esempio un Sound Designer, deve per entrambe tenere in considerazione le stesse tecniche e gli stessi accorgimenti in fase di recording.

il corretto utilizzo del preamplificatore

Il primo passo fondamentale che è necessario tenere bene in considerazione è il corretto utilizzo del preamplificatore,  determinando ( magari con dei controlli in cuffia, o attraverso dei meter appositi ) la quantità di “ guadagno “, ovvero l’ampiezza/potenza di ingresso del segnale che vogliamo registrare.
Uno scorretto utilizzo della preamplificazione si traduce nella quasi totalità dei casi, in un disastro annunciato.

Se si utilizza un gain iniziale troppo basso, quindi si registra la sorgente con una preamplificazione insufficiente, avremo sicuramente dei grandi problemi causati dal rapporto segnale/rumore, ovvero la quantità di suono registrato, rispetto al rumore di fondo ( sia quello ambientale, sia quello introdotto da qualunque tipo di apparecchiatura elettronica ),  sarà troppo bassa e quindi difficilmente editabile ( manipolabile ).

Sicuramente peggiore,  il caso in cui la preamplificazione adottata sia troppo alta, e quindi la registrazione compromessa completamente, a causa dell’introduzione di distorsione nel segnale, dovuto allo scorretto funzionamento della conversione del segnale. In questo caso si può praticamente passare a ripetere l’operazione, perché la ricostruzione di un segnale compromesso da distorsione in fase di registrazione, è assolutamente complessa, dispendiosa e spesso inutile, sempre in rapporto al livello di danno che si è creato.

Il "fuoco" della sorgente sonora

Preamplificazione a parte, per una buona registrazione ci sono alcuni aspetti da tenere in considerazione in modo particolare, quali ad esempio il “ fuoco “ sulla sorgente sonora, quindi il giusto posizionamento dei microfoni, la scelta del formato di registrazione ottimale, il giusto set up di Bit Depth ( consiglio a priori i 24 bit ) e non di meno la giusta catalogazione del materiale registrato.

2 tecniche di registrazione molto utili !

Il punch

Prima di parlare di catalogazione, vorrei accennare 2  tecniche di registrazione ( non microfonazione ) estremamente utili ad un Sound Designer, sia che si utilizzi un Field R oppure una DAW.

  • Punch : Il Punch, è una tecnica estremamente utile ed efficace, che consiste nel registrare una porzione di segnale, sopra una traccia preesistente, in pratica  una sovraincisione effettuata in un determinato punto. Il nome Punch ha la sua origine nel periodo della registrazione analogica su nastro, quando per effettuare una sovraincisione I tecnici dovevano “ premere “ rapidamente il tasto di registrazione per incidere ( Punch In )  e premerlo di nuovo per smettere di registrare ( Punch Out ).

L’utilizzo è di facile comprensione, se dobbiamo sostituire velocemente una parte di registrazione, possiamo farlo su una traccia preesistente in un determinato punto, senza ad esempio dover registrare tutta la scena dall’inizio ( anche se oggigiorno è più utilizzato in fase di produzione musicale, creando dei “ comp “ , specialmente nelle registrazioni vocali o nei strumenti solisti ), cosa che ai tempi del nastro analogico permetteva un notevole risparmio.

il pre-roll

  • Pre-Roll : Questa funzione invece è incredibilmente utile ad un Sound Designer o Fonico di Presa Diretta. Il Pre-Roll permette di recuperare gli istanti immediatamente precedenti il momento in cui si è fatta partire la registrazione, una vera e propria meraviglia. Se ad esempio, stiamo registrando un evento in diretta, e ci siamo accorti di aver iniziato la registrazione audio troppo tardi, non c’è da preoccuparsi, ma soltanto concentrarsi e continuare a registrare.

Con la funzione di PreRoll attiva, il registratore all’interno di un buffer di memoria, immagazzina la sorgente sonora da 6 ad 8 secondi ( meno se utilizziamo un campionamento molto alto ) prima di aver avviato la registrazione, e a operazione conclusa le “ rescrive “ in testa al file.

Una volta registrato il nostro materiale, ci troviamo di fronte ad un aspetto cruciale, ovvero la catalogazione di tutto quello che abbiamo ottenuto.

La catalogazione del suono!

Uno dei miei primi passi verso l’audio professionale, come per molti altri, è stato un periodo di formazione come assistente per uno studio di registrazione nella mia città, e un aspetto per cui in futuro sono stato molto grato, è stata la cura nella catalogazione dei file di registrazione e la formazione nell’adottare un atteggiamento professionale e schematico nel mantenimento di un database di suoni.

La prima cosa che ho imparato velocemente a risolvere nella lista delle mie cattive abitudini, fu l’utilizzo di una nomenclatura numerica sequenziale per tutti I lavori che venivano svolti nello studio ( DirectSoundStudio ), a cui onestamente non davo molta importanza all’inizio.
La cosa si dimostrò invece cruciale, specialmente nel successivo approccio con il Sound Design, dove si deve far fronte ad un numero incredibile di files.
L’utilizzo di serie numeriche ( di default ad esempio in un Field Recorder ) rappresenta spesso la salvezza per recuperare del materiale da poter lavorare in seguito.

Il consiglio iniziale è quindi di cominciare da subito ad evitare di catalogare files e progetti con le più bizzarre sigle, I classici “ Versione Buona “ , “ Versione Buona Ok “, “ Versione Finita “ , “ Versione Finita OK “ , sono un incubo in fase di editing e post produzione, soprattutto nei casi in cui le modifiche apportate al registrato siano minime, e in cui la differenza a distanza di tempo risulti impercettibile.

la nomenclatura

L’utilizzo di una nomenclatura numerica è invece utile ed efficiente, ad esempio:

Audio Ambiente Lago 1.0

Audio Ambiente Lago 2.0

Audio Ambiente Lago 2.1 ( variazione a 18.2 secondi )

Etc etc

A questo scopo nel corso del mio percorso ho scoperto ed utilizzato con soddisfazione dei software di catalogazione, utilissimi, che oltre a facilitare la ricerca di files, permettono l’ascolto in anteprima e la visualizzazione dello spettro acustico.

Un esempio su tutti è SoundMiner :

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Un’altra buona pratica da adottare da subito è l’utilizzo intelligente della Batch Conversion.

Si tratta di un utilissimo sistema di conversione automatica, dalla rinomina alla trasformazione di estensione etc, di un numero ingente di files tutti in una volta, con un’unica operazione.
Se ad esempio avessimo registrato tutto il materiale sonoro per una Scena in formato .WAV a 24 bit, e per motivi di consegna dovessimo consegnare degli .Aiff a 16 bit, magari rinominandoli con una sequenza numerica, troveremmo straziante e controproducente eseguire l’operazione manualmente, anche perché magari al file numero 1459, presi da stanchezza o de-concentrazione, potremmo fare errori.

Con questo tool, non dovremo preoccuparci.

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L’atteggiamento professionale, e una buona cura nei dettagli, sono strumenti indispensabili per un Sound D, poi ci sarà anche spazio per la fantasia e l’immaginazione, ma gettare le giuste basi è imprescindibile per costruire qualcosa di buono.

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