Capitolo 34: anatomia del suono. Come funziona e quali sono le caratteristiche del segnale audio digitale

Prima di esplorare tutti i principali strumenti messi a disposizione da Adobe Premiere Pro per gestire l’audio è opportuno fare un passo indietro e comprendere cos’è il suono e come funziona. Può sembrare inutile perdere una lezione sulle caratteristiche del segnale audio digitale ma senza metterci d’accordo sui termini e le definizioni di base sarà difficile, nei video tutorial successivi, comprendere come fare per realizzare un buon sound nelle nostre produzioni multimediali. Prima di iniziare questa sezione del corso di montaggio video con Adobe Premiere Pro è indispensabile avere una buona familiarità con le funzioni base del software.
Nell’introdurvi a questo capitolo premetto che io non sono un ingegnere o un tecnico del suono quindi le informazioni che troverete potrebbero non soddisfare un esperto. Chiunque volesse aggiungere o completare questa spiegazione si senta libero di farlo nei commenti.

Un onda è caratterizzata da una frequenza, da una lunghezza e da un’ampiezza (immagine presa da wikipedia)

Che differenza c’è fra analogico e digitale? Perché è indispensabile conoscere le caratteristiche del segnale audio digitale.

Come funziona e quali sono le caratteristiche del segnale audio digitale

Che differenza c’è fra l’analogico e il digitale? Cosa vuol dire “digitale”? Perché è importante comprendere questa differenza? Se volete diventare dei montatori video competenti non potete limitarvi a conoscere come funziona un software di montaggio o a sviluppare un gusto artistico nella creazione di contenuti multimediali. Conoscere, almeno sommariamente, i processi tecnici che avvengono dietro le quinte è indispensabile per prendere delle decisioni consapevoli ed efficaci. Nelle prime lezioni di questo corso abbiamo visto come funziona e quali sono le caratteristiche principali di un segnale video. Oggi andremo oltre e studieremo le caratteristiche del segnale audio digitale. Ma cosa vuol dire “digitale” e in cosa differisce dall’ “analogico”?

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Cosa vuol dire “digitale”

La parola “digitale” è connessa al concetto di numero. Andando su wikipedia la famosa enciclopedia così definisce il concetto di “digitale” in informatica:

Con digitale o numerico, in informatica ed elettronica, ci si riferisce a tutto ciò che viene rappresentato con numeri o che opera manipolando numeri.

Spiegato in parole molto semplice tutto ciò che è digitale è discreto, vale a dire conta un numero finito di elementi. Spolverando un po’ di matematica di base possiamo affermare che fra 0 e 1 possono esistere infiniti valori (ed è così che ragiona un sistema analogico dove fra il valore 0 e il valore 1 possono esistere infinite suddivisioni). In un sistema digitale invece i valori fra 0 e 1 sono finiti. Questo è importante perché quando sentiamo parlare di “digitalizzazione” (di un segnale, di un documento o di quello che vogliamo) ci riferiamo ad un processo che trasforma valori infiniti in valori finiti.

In informatica l’unità minima d’informazione è il BIT. Il bit può avere due valori: 0 o 1. Quando andiamo a digitalizzare qualcosa andiamo a trasformare l’informazione in un’insieme di bit che, letti ed elaborati da un processore, ricostruiscono l’informazione originale. A seconda della quantità di informazioni che utilizzeremo per codificare il segnale avremo un risultato di qualità pessima o di alta qualità.

Ho molto semplificato per tentare di spiegare in poche parole un concetto che meriterebbe una trattazione molto più completa e precisa. Chi fosse interessato all’argomento (ed è un argomento utile per chi vuole lavorare nel mondo dell’intrattenimento audio-visivo) consiglio di cercare riferimenti più tecnici e scientifici. In questa sede (parlando dell’audio digitale) mi limiterò ad illustrare come un suono analogico (rappresentato da un’onda sonora composta da valori infiniti) venga trasformato (codificato) in un suono digitale (rappresentato da un’onda sonora composta da valori finiti) per renderlo pronto all’elaborazione con software informatici.

Il segnale sonoro analogico è continuo

Quando parliamo le nostre corde vocali vibrano muovendo l’aria che ci circonda generando delle onde. La stessa cosa avviene quando generiamo un suono (battendo le mani o percuotendo un oggetto): l’interazione che ne deriva sposta l’aria generando onde sonore. Queste onde sonore quando colpiscono il nostro timpano (una piccola membrana posta all’interno del nostro orecchio) fanno vibrare una serie di ossicini che permettono al nostro cervello di ricevere il segnalo trasformandolo in suono. La stessa cosa avviene con un microfono: le onde sonore colpiscono una membrana che, vibrando, permette di generare segnali elettrici (trasportati da un cavo o da un sistema WI-FI) che letti da un sistema di decodifica (un amplificatore) vengono trasformati nuovamente in vibrazioni sonore e giungono al nostro orecchio.

Quando parliamo di segnale sonoro analogico intendiamo un segnale composto da valori infiniti: le onde sonore sono composte da infiniti valori che caratterizzano le proprietà dell’onda stessa (altezza, frequenza etc…).

Il segnale sonoro digitale è discontinuo: la frequenza di campionamento

Il segnale sonoro digitale invece è discontinuo. Ciò vuol dire che le onde sonore digitalizzate non sono composte da un numero infinito di valori ma da un numero finito. L’onda sonora digitale, se guardata da vicino, è composta da migliaia di valori (campioni) che sono il risultato di una specie di fotografia scattata in fase di digitalizzazione. Per intenderci: quando parliamo ad un microfono l’onda sonora generata è composta da infiniti valori (che ne descrivono l’altezza, ad esempio). Quando digitalizziamo quel segnale, non potendo inserire valori infiniti, andremo a fotografare l’onda analogica originale un tot numero di volte ogni secondo.

Come appare un campione audio quando si digitalizza un suono

È come se ogni secondo fotografassimo l’onda sonora analogica miglia a e migliaia di volte estrapolando dei valori (i campioni) che ricostruiscono la forma dell’onda di partenza. È ovvio che più fotografie scattiamo ogni secondo più fedele sarà l’onda sonora ricostruita in digitale. Nel mondo dell’audio digitale tale frequenza è chiamata “frequenza di campionamento”.

La profondità in BIT

Non solo: come abbiamo detto nel mondo del digitale i valori sono sempre finiti. Quando fotografiamo un’onda per leggere i valori che la descrivono non solo avremo un numero finito di fotografie ma anche i valori che estrarremo non potranno essere infiniti! Faccio un esempio: immaginate di fotografare la forma dell’onda della vostra voce. Decidiamo di fotografarla 8000 volte ogni secondo. Ogni secondo avremo 8000 valori (numeri) che descrivono com’era l’onda originale in quel preciso momento. In un sistema analogico quei valori possono essere costituiti da elementi infiniti (ad esempio possiamo dire che l’altezza dell’onda era di 12,2156554353534….). In un sistema digitale non possiamo utilizzare un valore così preciso. Il valore fotografato potrà, ad esempio, essere o 12 o 13 (e non 12,2156554353534….). La precisione con cui registriamo il singolo valore è definita quantizzazione e nel mondo dell’audio digitale viene rappresentata dai numero di BIT utilizzati per memorizzare quel valore. 

Più alta è la profondità in bit maggiori valori possono assumere i campioni sonori più l’audio avrà una gamma dinamica elevata

Sto sicuramente semplificando molto. Come detto in precedenza consiglio di approfondire l’argomento con fonti esterne.

Caratteristiche del segnale audio digitale: la frequenza di campionamento

Cosa comporta quanto detto fino ad ora ad un montatore video che vuole fare un audio di buona qualità? Intanto il montatore video deve essere consapevole di quale frequenza di campionamento deve utilizzare per creare e gestire i progetti in Adobe Premiere. Nel mondo dei contenuti audiovisivi, per convenzione, si è soliti lavorare ad una frequenza di campionamento equivalente a 48000 hz/s. È una convenzione: i CD audio, per esempio, lavorano a 44.100 hz/s.
Quando create una sequenza in Adobe Premiere Pro dovete assicurarvi di lavorare alla giusta frequenza di campionamento (e di default è corretta).

Caratteristiche del segnale audio digitale: la profondità in BIT

La profondità in BIT, normalmente, non viene modificata quando si lavora in Adobe Premiere. È utile sapere che, per convenzione, si è soliti lavorare a 16bit. Quando lavoreremo in Adobe Audition vedremo come questo valore potrà essere molto più elevato in fase di produzione per permettere un maggior controllo sull’audio che stiamo lavorando.

Caratteristiche del segnale audio digitale: mono o stereo?

Tutti conosciamo la differenza fra un suono mono o stero. No? Per chi ancora avesse dei dubbi faccio un esempio. Immaginate di avere una strada e su questa strada corrono delle automobili. Una traccia mono è composta da una sola corsia. Il suono quindi sarà uguale sia per entrambi i nostri amplificatori. Se la stessa strada di prima avesse due corsie allora potrebbero circolare contemporaneamente due file di automobili. In questo caso l’amplificatore di sinistra e l’amplificatore di destra possono ospitare segnali audio indipendenti.

Che differenza c’è fra un segnale mono e un segnale stereo?

Normalmente la voce umana (uno speach ad esempio) non ha bisogno di una traccia stereo. Un brano musicale (una colonna sonora) al contrario è opportuno lavorarlo in una traccia stereo. Approfondiremo meglio questo argomento più avanti nel corso.

A quale qualità conviene lavorare quando montiamo un video con Adobe Premiere?

La domanda sorgente spontanea: a quale qualità conviene lavorare quando si monta un video con Adobe Premiere? La risposta è abbastanza scontata: conviene lavorare alla qualità più alta possibile in modo da poter fare un mixaggio ottimale delle tracce audio. Tuttavia ricordate che lo standard per il video (normalmente, tralasciando casi eccezionali) prevede di lavorare ad una frequenza di campionamento a 48.000 HZ e con una profondità di 16bit.