L’Allineamento del sistema (di Michele D’Anca)


Questo articolo è stato scritto dal nostro amico (e docente in Recording Turbo System) Michele D’Anca.

L’Allineamento del sistema

Il problema principale che si può incontrare nell’utilizzo di un SET UP ibrido, ovvero costituito da sistemi analogici e digitali, è la non coerenza dei due apparati allo “0db” di riferimento.

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Sappiamo che nel dominio analogico, esso è 1,223V cioè +4dbU secondo la scala Dumont. che corrispondono a 0dbVU.
Ma si fatica a comprendere che questo valore si riferisce ad una misurazione RMS; Root Mean Squared ( valore efficace ) mentre la scala in dominio digitale viene letta in PPM; peak program meter, ( valore assoluto ).

Ciò significa che il valore assoluto di un segnale a +4dbU ( 0dbVU ) presenta un valore assoluto di +13dbU.
Per rendere le cose più comprensibili, se monitoriamo un segnale di 1,22V con un VU Meter leggeremo 0dbVU, ma se lo stesso segnale lo leggiamo con un PPMeter, leggeremo +13dbU.

Il VU standard, è il protocollo a cui aderiscono le attrazzature analogiche utilizzate nei nostri studi.
La ragione per cui tale standard si esprime in valori RMS, risale all’epoca pre digitale, e sta nel fatto che per l’ esigenze di allora, non era necessario misurare escursioni di tensione più veloci di 300mS, risultando, queste, praticamente invisibili.
L’overload che questo tipo di segnale provoca nei sistemi analogici, oltre a manifestarsi con incrementi distrortivi nell’ordine dei millesimi di secondo, quindi nulla che il nostro orecchio sia in grado di sentire, era perfettamente tollerato nell’epoca delle trasmissioni dell’era analogica.
Dunque 300mS per l’attacco e 300mS per il rilascio, furono giudicati perfettamente adeguati per monitorare segnali analogici destinati alla trasmissione.

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Al contrario oggi, in dominio digitale, l’ overload rappresentato dai picchi di segnale è assai più sensibile, quindi esso necessita di un sistema di monitoraggio il cui attacco sia sufficentemente veloce per coprire l’attuale esigenza. il Peak Program Meter, assolve al compito grazie a 33mS di attacco e 170mS di rilascio.

Gli strumenti ad ago, per ovvie ragioni, risultano più lenti rispetto a quelli basati sui leds. quindi è assai più facile che uno strumento PPM, sia a led piuttosto che ad ago.
Tuttavia essi esistono, come esistono strumenti Leds che rappresentano Scale VU standard.
Possiamo considerare il VUMeter come uno strumento realmente primitivo e di poca utilità, tuttavia esso è ancora presente in molti dispositivi, più per un fatto estetico che altro.
Per una interpretazione utilitaristica, sempre in relazione alla comunicazione dei due sistemi, sarà necessario trasformare la lettura RMS fornita dal VUMeter in Valore assoluto Picco-Picco servendosi delle seguenti formule:

Valore in Volt Picco Picco = Valore in Volt RMS x 2√2
Valore in Volt RMS = valore in Volt Picco-Picco : 2√2

Per avere buone performance, quando si sposano dispositivi analogici con quelli digitali, conviene che l’allineamento sia fatto nei due sensi e cioè; in ingresso ( dal mondo analogico a quello digitale ) e in uscita ( dal mondo digitale a quello analogico ).
Afficnhè ci sia la più totale compatibilità, sarebbe il caso di sfruttare le macchine analogiche nel “range” in cui si è pensato dovessero operare, ovvero a +4dbU (0dbVU).  Il che significa che
sugli ingressi di qualsiasi dispositivo analogico, il segnale dovrebbe avrere una tensione media di 1,2Volt.

Al contrario dei sistemi digitali l’headroom, cioè il massimo segnale in ingresso/uscita, sfruttabile dai sistemi analogici non ha una vera “assolutezza”. I dispositivi analogici, accetteranno qualsiasi segnale venga loro sottoposto. Ma la qualità del segnale tradotto sarà proporzionale all’ampiezza della tensione che si ha in ingresso: più sarà alto il segnlale, più si incorrerà in distorsione, fino ad arrivare al punto in cui, esso, non sarà più riconoscibile. ( dopodichè il dispositivo stesso si autodistruggerà! )
Tale distorsione varia da dispositivo a dispositivo, ed è determinata dall’alimentazione che l’unità utilizza per funzionare.

Nei dispositivi che utilizzano alimentazioni con tensioni di 30VDC ( +/-15) i segnali in ingresso accettati potranno essere di circa +20 / 22db.
Ciò non significa che ci si deve entrare a tale volume, piuttosto che il dispositivo, ha un margine di sicurezza di circa 16 /18 db ( nel caso d’esempio ) in cui, se tale dispositivo viene utilizzato a +4dbU il segnale, verrà tradotto correttamente.

L’headroom nei sistemi analogici è il margine di “garanzia” per una traduzione lineare. Nulla di più.

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Procedura di allineamento Fase 1 – uscita Analogica destinata ad ingresso digitale :

La cosa più sensata da fare, è allineare il sistema in ingresso ( dal mondo analogico a quello digitale ) partendo dall’alto: dallo Zero digitale in giù, come spiegheremo ora.

E’ neccessario si sia in possesso di un dispositivo che sia in grado di erogare un segnale sinusoidale, come un generatore di funzioni, ad 1Khz ad 1,22V, che moduli attraverso il convertitore, AD e qundi in DAW. trimmandone l’ingresso ( se il dispositivo convertitore lo permette ) potremmo stabilire con esattezza a che livello posizionare il nostro segnale pilota.
Non tutti i convertitori dispongono di trimmer per regolare ingresso uscita, molti utilizzano impostazioni prestabilite tipo High; low; o +4dbU, -10dbV. Ma di regola i convertitori di fascia alta offrono tutti questa facilitazione.

L’autore suggerisce -13dbFS, il perchè lo abbiamo visto prima; se 0dbVU; +4dbU; 1,2V, RMS, ha un valore di Picco-Picco di 3,45V ovvero di +13dbU.. ecco fatto.

Si suggerisce di partire dall’alto della scala dbFS, perchè non esiste una reale corrispondenza tra dbFS e dbU, in quanto la suddivisione di tensione in decibel della scala digitale si riferisce al protocollo a cui il dispositivo convertitore aderisce.

Se lo si desidera, è’ possibile sfruttare, visto che c’è, ancora headroom, spostandosi giù a -15 o a meno; -16dbFS, e utilizzare il vostro arsenale analogico un pelo più “Hot”, così facendo, si potrà usare un pò più gain analogico, quando sarete in registrazione, ma è utile comprendere che più si sta giù con il riferimento, meno sensibile sarà l’ingresso del convertitore, quindi, si dovrà guadagnare di più analogicamente per raggiungere la prossimità dello Zero digitale.

L’autore sconsiglia valori più bassi da quelli indicati, poichè, tale operazione, può compromettere la linearità della traduzione, in quanto, più si amplifica e più si compromette la naturalezza del segnale stesso.

Un protocollo è un mezzo tecnico di riferimento. Nel mondo digitale ne esistono 3 ufficiali, almeno fino alla pubblicazione di questo scritto, e sono il DIN ( Asia ); EBU ( Europa ) ed SMPTE ( USA ). Lo 0dbFS varia in tensione per ogni uno di essi, e sta nell’ordine a; 4,3; 6,1; 12,2 Volt.
Rispetto alla scala Dumont ,avremo quindi : +15dbU; +18dbU; +24dBU! La ragione per cui le cose stano così, ha a che fare con motivazioni governative legate alla trasmissione radiotelevisiva. Fu nel cinema e poi nel Broadcast che si adottò il digitale, ancor prima che nella discografia. Esiste una spiegazione più esaustiva, per spiegare queste scelte, ma nell’affrontarla si rischierebbe di andare troppo fuori tema.

Procedura di allineamento Fase 2 – uscita Digitale destinata ad ingresso Analogico:

E’ chiaro che il sistema deve essere allineato anche in uscita ( dal mondo digitale a quello analogico ) sarà necessario, allo stesso modo, che il convertitore DA eroghi una sinusoide prodotta dalla DAW, ma in questo caso, il riferimento proviene dal dominio digitale, e occorre fare un ragionamento un pò più articolato.

Ormai è pratica comune registrare su programmi DAW , Logic, Digitale Performer, Cubase, Nuendo, Protools, ecc. sfruttando l’inetra scala, ovvero avvicinadosi il più possibile allo 0dbFS.
La ragione di tale pratica deriva sempre dall’antico retaggio analogico, in cui era necessario approssimarsi allo zero, per via dello scarso rapporto Segnale / Rumore posto in essere dal nastro magnetico.
Sembra strano, ma si continua a credere che esistano reali vantaggi nel registrare con la stessa pratica anche in digitale, ignorando che tale mezzo ( il digitale ) NON produce rumore in quantità tale, da poter essere preso in considerazione.
Al contrario L’autore ha potuto costatare che le migliori registrazioni multitraccia ottenibili , sono quelle il cui valore assoluto si posiziona tra i -10 ed i -6dbFS.

Sappiamo che se non sussistono impostazioni di default finchè non si interviene sul convertitore DA, l’ambiezza del segnale, andrà parecchio oltre i limiti consentiti dell’analogico, in ragione del protocollo a cui il dispositivo convertitore aderisce. ( riferirsi alla tabella )
E’ quindi necessario armonizzare la differenza tra l’ampiezza del segnale prodotto dal sistema digitale, con l’ingresso analogico, in modo che questo, possa essere accettato con sufficiente margine di linearità.
Quello che è necessario fare, è quindi trovare un punto nella scala dbFS che possa essere fruttato in modo soddisfacente da entrambi i sistemi, sapendo, come già spiegato, la differenza, con cui i due mondi interpretano il segnale, ed in’ oltre, comprendere che in dominio digitale, non è possibile superare lo “0” mentre lo è in quello analogico; i VU meter superano lo 0, di ben 3db. +7dbVU ( 1,73V ).
Quindi non è conviene far corrispondere lo 0dbFS con lo 0dbVU. Casomai, per rispetto della simmetria, sarebbe più sensato far corrispondere lo stesso valore utilizzato per l’allineamento dall’anologico verso il digitale.
Se quindi si è utilizzato 0dbVU ( +4dbU ) corrispondente a -13dbFS, lo stesso valore dbFS dovrebbe ritornare pari allo 0dbVU.

Molti sofware hanno in sè la possibilità di emettere un segnale sinusoidale, programmabile sia in frequenza che in ampiezza.
una volta stabilito 1Khz esso dovrà essere visto modulare sul valore scelto ( -13dbFS secondo l’esempio in oggetto. ) dopodichè, fatto passare attraverso il convertitore DA, che dovrà essere Trimmato finchè sul VU Meter del dispositivo analogico non leggeremo il fatidico 0dbVU.

L’allineamento è arbitrario, e può essere assimmetrico, Cioè può avere un riferimento in ingresso diverso da quello in uscita, il mio consiglio, è di utilizzare valori compresi tra -13 e -16 della scala digitale, sia in ingresso che uscita.

Se si utilizza un Mixer analogico, questo tipo di valori è più adeguato per sfruttare meglio gli eq e l’amp di somma, ma più in generale, vale per qualsiasi dispositivo analogico.

Per evitare di favi perdere in inutili operazioni matematiche allego all’articolo una tabella che traduce il voltaggio in dbU, VU standard e VU Standard convertiti in valore assoluto, ed i loro corrispettivi nei tre protocolli digitali nominati in questo articolo.

E’ importante che ogni tecnico del suono capisca l’importanza di queste definizioni. affinchè possa fare, con coscienza, le scelte giuste.

Michele D’Anca. 2011
www.dancaaudio.it

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