Aggiungo delle mie note circa il DSP e il DRC che avevo scritto in passato:
DSP e DRC
Il mondo della scienza e dell’elettronica è pregno di segnali di vario tipo e legate alle diverse grandezze elettriche. Digital Signal Processing (DSP) e’ quella parte della scienza che fa uso dei computers per capire questa grande mole di dati relativi ai segnali. Nel concetto di DSP sono incluse diverse tematiche, quali il filtraggio, il riconoscimento del linguaggio, l’amplificazione d’immagine, la compressione dei dati, le reti neurali e molto altro ancora.
DSP è uno delle più importanti tecnologie che plasma la scienza e l’ingegneria del 21esimo secolo.
Supponiamo di collegare un convertitore analogico-digitale a un computer e che poi lo usiamo per acquisire una buona parte di dati dal mondo reale. Il DSP risponde alla domanda: cosa c’è dopo?
La genesi del DSP risale all’avvento dei primi computer digitali, ma nei primi anni essendo costosi, venivano utilizzati solo per alcune applicazioni critiche DSP (essenzialmente Radar , Sonar, applicazioni spaziali e in campo medico). La rivoluzione del personal computer degli anni 80 e 90, ha permesso l’utilizzo delle tecniche DSP in molti altri campi(telefonia mobile, lettori di compact disc, posta elettronica).
Il percorso dal microfono del musicista all’altoparlante dell’audiofilo, e’ molto lungo.
La rappresentazione dei dati digitali è importante per prevenire il comune degrado associato con la conservazione analogica del dato e la sua manipolazione. Questo è molto familiare per chi ha comparato la qualità musicale di un nastro a cassette con un compact disc. In uno scenario tipico, un brano musicale viene registrato in uno studio musicale attraverso una tecnica multitraccia a più canali. In alcuni casi questo implica registrazioni individuali degli strumenti e dei cantanti. Questo viene fatto per dare al sound engineer grande flessibilità per la costruzione del prodotto finale. Questo processo va sotto il nome mixdown. IL DSP durante questo processo provvede a molte funzioni: filtraggio , aggiunta ed eliminazione di segnali, editing del segnale etc.
Una delle più interessanti applicazioni DSP nella preparazione della musica è la creazione del riverbero artificiale. Se più canali individuali vengono sommati tra loro la risultante è un suono fragile e diluito, come se i musicisti suonassero all’aperto. Questo perché gli audiofili sono grandemente influenzati dall’eco e dal riverbero che la musica contiene e che in uno studio di registrazione viene usualmente minimizzata.
Il DSP permette allora echi artificiali e riverberi che vengono aggiunti durante il mix down, per simulare ambienti d’ascolto ideali. Echi con ritardi di pochi centinaia di millesecondi danno l’impressione di essere in una cattedrale. L’aggiunta di echi con ritardi 10-20 millesecondi forniscono la percezione di ambienti d’ascolto più piccoli.
Il DSP trova applicazioni enormi nella correzione digitale della stanza d’ascolto (DRC).
Attraverso il DRC (Digital Room Correction) si tenta di eliminare l’influenza della sala d’ascolto che determina spesso un degrado del suono.
L’uso di filtri analogici, come un equalizzatore, per rendere uguale la frequenza di risposta di un sistema di riproduzione audio ha una lunga storia. In ogni caso i filtri analogici hanno forti limitazioni nella capacità di correggere le distorsioni (comprese le vibrazioni parassite) che si generano nella stanza d’ascolto.
Sebbene l’implementazione digitale dell’equalizzatore abbia avuto in passato diversi successi rispetto all’analogico, oggi il DRC ovvero la correzione digitale della stanza d’ascolto è quello che permette la costruzioni di filtri che tentano di invertire la risposta all’impulso del complesso stanza più sistema suonante, per lo meno in parte. I sistemi DRC sono capaci di usare di filtri stocastici e generare una risposta ottimale nel dominio della frequenza e del tempo.
Il DRC è la nuova area di studio resa possibile dalla potenza oggi posseduta dai computer e dai DSP.
Operativamente la configurazione di un DRC inizia con la misura della risposta all’impulso (la risposta all’impulso, IFR, è l’uscita che presenta un sistema dinamico quando sollecitato con un impulso unitario per un breve lasso di tempo tendente a zero) per il complesso stanza più ognuno dei due diffusori.
Il software del computer (o del DSP che dir si voglia) è usato per calcolare un filtro (filtro FIR) che ribalta gli effetti della stanza e le distorsioni lineari nei diffusori. Tale filtro viene quindi utilizzato in tempo reale nella correzione acustica della stanza.
Il sistema opera grazie al principio della convoluzione.
La convoluzione è un'operazione matematica tra due funzioni ed è rappresentata dall'integrale del prodotto delle due funzioni tra -∞ e +∞ prese in due intervalli di tempo t e y-t ovvero
∫f(t)g(y-t)dy .
Mario Bon ha scritto:La convoluzione è la trasformazione che un segnale f(t) subisce nell'attraversare un dispositivo lineare caratterizzato dalla funzione impulsiva g(t) e che, matematicamente, si esprime con il seguente integrale (esteso tra -∞ e +∞)
C(t)=∫f(t)g(y-t)dy=∫f(y-t)g(t)dy .
In acustica lineare, un eco è la convoluzione del suono originale con una funzione che descrive i vari oggetti che stanno riflettendo il segnale sonoro. Dall'analisi dell'eco prodotto e dal suono originale si ricava la funzione descrivente l'ambiente.
Nell'analisi della riverberazione artificiale tramite DSP, la convoluzione viene quindi utilizzata per codificare la risposta all' impulso di una stanza reale ad un segnale audio digitale.
In realtà i DRC non sono utilizzati per creare una perfetta inversione della risposta della stanza, perché ciò sarebbe valido solo nelle condizioni e modalità di misurazione. Un ascolto fatto in una diversa posizione anche di solo frazioni di millimetri determinerebbe una diversissima risposta della stanza, con tutti gli inconvenienti di avere un suono peggiore di quello ottenibile senza la correzione.
Per ovviare a cio’ il DRC sviluppa un sofisticato processo che genera un filtro atto a determinare una particolare area d’ascolto e a produrre degli artefatti sonori al di fuori di questa area. Si tralascia, quindi, il picco di accuratezza massima localizzabile solo però in un solo punto preciso dello spazio, a favore di un’area in cui è possibile collocarsi per la fruizione ottimale della musica.
Il sistema chiaramente funziona solo con segnali digitali, e ciò comporta che per l’ascolto di sorgenti analogiche, la conversione digitale dei loro segnali d’uscita sia un obbligo dovuto.
