Equalizzatori – IV

Semi-Parametric Filter

I filtri Semi-Parametrici hanno circuiteria più qualitativa di quelli Peak, ma mantengono la caratteristica di non poter variare il Q anche se in certi casi può essere scelto generalmente tra due valori prefissati, Low Q e Hi Q oppure Wide Q (fig. 1) e Narrow Q (fig. 2).

Fig. 1

Fig. 2

Anche in questo caso il Q quando fisso e non selezionabile, è generalmente fisso tra valori di 0,8 e 1, a volte 1,5, ma si possono trovare anche variazioni di questi, soprattutto per quelli selezionabili tra Bandwidth più larghe e più strette.

I filtri con Q Narrow, quindi più selettivi, hanno generalmente una pendenza media di taglio di 24 dB/Oct, mentre quelli Wide, quindi meno selettivi, di 12 dB/Oct.

In figura 3 un esempio di circuito di filtro Semi-Parametrico a Q costante.

Fig. 3

In figura 4 un circuito di filtro semi-parametrico a 3 bande, quindi in questo caso vi è la presenza di 3 filtri semi-parametrici, uno che lavora in bassa frequenza, uno in medio-bassa frequenza ed uno in medio-alta frequenza. Ed in cui in questo tipo di circuito il Q tende a variare variando la frequenza centrale selezionata per ogni filtro.

Fig. 4

Nel caso di più filtri, come ripetuto più volte, l’interazione della fase ed ampiezza di ogni filtro determina la curva risultante e quindi anche il livello di distorsione.

In un circuito Semi-Parametrico Passivo o Attivo, le bande di frequenza di ogni filtro non sono quasi mai comuni, ad esempio come si vede dal grafico di figura 4, il filtro in bassa frequenza lavora da 35 Hz a 150 Hz, quello in medio-bassa frequenza da 120 Hz a 550 Hz e quello in medio-alta da 500 Hz a 2.200 Hz, c’è quasi sempre un piccolo overlapping, ma questo è derivato dal principio di distribuire in modo corretto tutta la banda di frequenza da processare divisa per 3 o più filtri, e allo stesso tempo minimizzare per quanto possibile le interferenze di fase ed ampiezza tra i vari filtri nei loro incroci, che a livello analogico è molto più marcato rispetto alla controparte digitale, ed in cui tanto più si mettono in comune bande di frequenze per filtri differenti e tanto più prendono valore oscillazioni ed instabilità del circuito stesso, oltre che cercare di dare ad ogni filtro la giusta porzione di banda in relazione alla percezione uditiva, ad esempio filtro per le frequenze basse su di una banda che lavora sulla percezione del Punch, Boom, sensazione di pienezza nello Stomaco, ecc.., filtro per le medio-basse in una porzione di banda che lavora sulla sensazione mediosa in gola, di un suono legnoso, cartonato, corposo, ed im medo-alta per gestire la sensazione di presenza, suono tagliente, ecc… L’overlapping tra le curve dei vari filtri è in ogni caso definito dal fattore Q, quindi se ha Q molto basso con quindi curvatura molto ampia, è facile incrociare la risposta di fase ed ampiezza dei vari filtri. In ambito analogico è sempre bene lavorare con fattori Q nè troppo bassi nè troppo alti, ma in generale quelli proposti dal circuito stesso sono più che ottimali e già tarati.

n.b. Lavorare con un unico circuito che presenta più filtri, ognuno tarato per lavorare su di una precisa banda, è più qualitativo che lavorare con più equalizzatori separati, ad esempio 3, uno per i bassi, uno per i medi ed uno per gli alti, in quanto che come vedremo meglio anche durante il corso di questa trattazione, l’ingresso ed uscita soprattutto se analogico, tra i vari processori, in cui giocano anche le differenze di impedenza tra i circuiti di uscita ed ingresso, portano sempre ad un degrado qualitativo sia della risposta in frequenza che dinamica. Mentre in un circuito multibanda costruito ad Hoc, questi fattori sono molto più limitati.

Vediamo alcuni esempi:

Fig. 5

In figura 5 la curva di un filtro Parametrico con frequenza centrale a 100 Hz con + 18 dB di Boost e Q pari a 1 e sua risposta di fase e d’impulso.

Fig. 6

In figura 6 ci sono 2 filtri Parametrici con stesse caratteristiche sempre con frequenza centrale a 100 Hz ma ognuno a + 9 dB per dare sempre + 18 dB come nel caso di utilizzo di un singolo filtro Parametrico. Come si nota la curva risultante è la stessa del caso di figura 5 mentre lo sfasamento è leggerissimamente più ampio nel doppio filtro, quindi trascurabile, per quanto riguarda la distorsione il doppio filtro ha un livello di distorsione leggerissimamente superiore, quindi anche in questo caso trascurabile. Il discorso del trascurabile derivato dalla simulazione è valido per un filtro Software, ma in un contesto analogico, l’aggiunta di un ulteriore filtro, a parte il discorso di avere poi un filtro in meno con cui processare per avere una quasi identica forma d’onda, genera maggiori distorsioni, quindi è sempre bene lavorare con un singolo filtro e non con somma di più filtri per arrivare allo stesso risultato. Più filtri solo per raggiungere curve di equalizzazione personalizzate da loro interazione.

Fig. 7 (100 Hz Q1 – 10.000 Hz Q1)

Fig. 8 (100 Hz Q1 – 10.000 Hz Q10)

In figura 7 e 8 due filtri Parametrici con frequenza centrale molto distante tra loro, 100 Hz e 10.000 Hz, con 100 Hz a Q1 e 10.000 Hz a Q10. L’andamento di fase rispecchia le caratteristiche di direttività dei singoli filtri, con un’attenuazione dello sfasamento via via proporzionale tanto più le due frequenze sono distanti, con in questo caso 0° a circa 3,5 KHz. Mentre per quanto riguarda la risposta all’impulso, che rappresenta il segnale in uscita dall’equalizzatore, abbiamo come prevedibile un livello di distorsione più basso dove il secondo filtro ha un Q più stretto, per via della distorsione contenuta su di una banda più ristretta, ma in questo caso a scapito di una risposta all’impulso meno precisa, per motivi di distorsione legati alla frequenza che vedremo più avanti.

Fig. 9 (100 Hz Q10 – 10.000 Hz Q10)

In figura 9 entrambi i filtri hanno un Q 10 e si nota come in questo caso il livello di distorsione sia ancora più basso per via della maggiore direttività dei filtri. Nella fase di inviluppo del filtro (l’onda di sinistra) si ha un maggiore Ripple che può far sembrare una maggiore distorsione, ma con un analisi più accurata (fig. 10 – 11 – 12) si nota come lavorando con più filtri a campanatura più larga la risposta all’impulso nel suo inviluppo e’ meno distorta, più precisa ma che presenta più rumore nella fase di decadimento, questo perchè più frequenze vengono processate e perchè c’è un maggiore overlapping, al contrario lavorando con più filtri a campanatura più stretta, avremo un impulso più distorto, ma una distorsione più contenuta nella fase di decadimento. Per Q misti il livello di distorsione dell’impulso è dato dal filtro che presenta il livello di maggiore distorsione, in questo caso Q stretti, mentre il livello di distorsione nella fase di inviluppo e decadimento è dato come vedremo dalla somma ponderata dei singoli filtri che dipende dalla frequenza Centrale.

n.b. Come già detto per essere un filtro di qualità la risposta all’impulso deve essere la più lineare e ripida possibile.

Questo pone in considerazione come non esista un circuito Parametrico perfetto, ma evidenzia semplicemente che filtri direttivi lavorano molto più di qualità e precisione e generano anche più rumore, al contrario i filtri a campanatura più larga e misto di questi e lo stesso discorso vale anche nell’utilizzo di singoli filtri.

Fig. 10 (100 Hz Q10 – 10.000 Hz Q10)

Fig. 11 (100 Hz Q1 – 10.000 Hz Q10)

Fig. 12 (100 Hz Q1 – 10.000 Hz Q1)

In un contesto pratico, è bene lavorare solo sulla banda di frequenze necessaria al processamento e con l’adeguata curva di equalizzazione che rispetti la curva del segnale da processare. Per quanto riguarda l’effetto del filtro nei suoi valori di distorsione, è bene utilizzare filtri che a parità di curva generino meno distorsione possibile, ma nel caso di una curva mediata, è sempre bene mantenerla un pò più morbida rispetto ad un pò più ripida.

A seguito di queste analisi si può dire che utilizzando più filtri a Q elevato si modella il segnale in modo preciso ma con valori di distorsione dell’impulso più elevati (in riferimento sempre ad un Q limite che come detto a livello analogico oltre il quale ci sono oscillazioni e distorsioni molto elevate, e per cui gli equalizzatori analogici sono già tarati per lavorare ottimamente), rispetto a lavorare con Q più bassi, in cui al contrario si ha una maggiore distorsione nella fase di decadimento dell’impulso.

In figura 13 e 14 si mantiene un filtro a 100 Hz con Q1 ed il secondo filtro lo si porta con frequenza centrale a 1.000 Hz con Q variabile tra Q1 e Q10.

Fig. 13 (100 Hz Q1 – 1.000 Hz Q1)

Fig. 14 (100 Hz Q1 – 1.000 Hz Q10)

A questa vicinanza e con questi valori di Q si ottengono delle somme costruttive essendo entrambi i filtri in amplificazione, con rilevanza tanto maggiore quanto più basso è il fattore Q. Nel caso di Q10 per i 1.000 Hz la risposta complessiva non subisce alterazioni rilevanti ma è ancora ben definibile il contributo energetico dei due filtri in modo separato. Nel caso invece del Q1 a 1.000 Hz, il suo contributo energetico interferisce di molto su quello del primo filtro con conseguente aumento proporzionale di tutta la banda che rientra in processamento dai due filtri, ed in considerazione di questo esempio la frequenza naturale dei due filtri all’incrocio si presenta con un livello energetico di circa 1.5 dB, ma per somma costruttiva avremo in uscita circa 3 dB (1,5 + 1,5 dB).

Quindi è bene sapere che campanature molto larghe possono interferire in questo caso costruttivamente anche su frequenze che probabilmente non si vorrebbero toccare, e spesso questo è difficilmente percepibile ad orecchio, soprattutto se i filtri sono molti, ed in questo caso viene molto di aiuto l’aspetto grafico di un equalizzatore Digitale Software come vedremo più avanti.

Il comportamento di fase è la corretta interazione tra i due filtri e non supera mai i 60° come avveniva anche per i due filtri più distanziati visti prima, solo che in questo caso si avvicina lo sfasamento del secondo filtro essendo a 1.000 Hz invece che 10.000 Hz.

Per quanto riguarda l’impulso, in questo caso risulta leggermente più preciso con Q più stretto, ma la distorsione ha maggiore valore energetico rispetto ad un Q più largo, soprattutto nella fase sia di inviluppo che di decadimento “nella parte terminale”, visibile meglio dalle analisi più risolutive di figura 15 – 16. Questa alterazione è dovuta dall’effetto di incrocio costruttivo tra i due filtri che in ogni caso non raggiunge un livello di distorsione tale come utilizzando due filtri direttivi (fig. 17). Tutto questo è indice che frequenze diverse a parità di Q danno diverse precisioni dell’impulso e differenti gradi di distorsione.

Fig. 15 (100 Hz Q1 – 1.000 Hz Q1)

Fig. 16 (100 Hz Q1 – 1.000 Hz Q10)

Fig. 17 (100 Hz Q10 – 1.000 Hz Q1)

In considerazione di quanto sopra, l’effetto di incrocio tra più filtri aumenta il livello di distorsione in uscita, e per questo in un contesto pratico è consigliato lavorare con minimi overlapping possibili, quanto più modellando la curva di equalizzazione a piacimento con singolo filtro, molto più facilmente realizzabile nei filtri digitali, come vedremo anche più avanti. Quando però questo non è possibile, utilizzare la campanatura del secondo filtro leggermente più stretta sempre secondo la percezione di variazione tonale ricercata.

Fig. 18 (100 Hz Q1 – 250 Hz Q1)

Fig. 19 (100 Hz Q1 – 250 Hz Q10)

In figura 18 e 19 un esempio con frequenze centrali ancora più ravvicinate, in questo caso sempre 100 Hz per il primo filtro e 250 Hz per il secondo. In entrambi i casi abbiamo un overlapping, tanto maggiore nel Q1 quindi a campanatura più larga. Avendo più range di frequenze in comune si sarà di conseguenza anche più guadagno sulle frequenze di incrocio.

Lo sfasamento è maggiore in entrambi i casi rispetto ad avere frequenze centrali più distanti, leggermente più contenuto dove il secondo filtro ha campanatura più stretta Q10, e sarebbe ancora più stretto se anche il primo filtro avesse una più stretta campanatura. Lo sfasamento è sempre concentrato entro i +/- 60°, valore ponderato dal guadagno dato, il quale sfora leggermente come picco nel Q10, quindi secondo filtro, avendo un picco di maggiore Boost alla frequenza centrale (+ 14.5 dB invece che + 12 dB come dato da potenziometro, quindi si ottiene un guadagno di + 2.5 dB). Mentre alla frequenza di incrocio che in questo caso si trova a circa 200 Hz abbiamo come sempre il valore minimo, in questo caso a + 4.70 dB. Per valori di Q più uguali tra i due filtri (Q1), i picchi sulle frequenze centrali rimangono gli stessi per entrambi i filtri, solo con maggiore ponderazione avendo una più ampia banda in comune, che porta quindi ad un incremento di + 2.5 dB per entrambi (+ 14.5 dB), mentre la frequenza di incrocio in questo caso si trova a circa 150 Hz con guadagno di + 12.5 dB, quindi tutto il range di frequenze che passa tra un picco e l’altro dei due filtri subisce un’amplificazione proporzionale, con minimo valore come per ogni caso alla frequenza di incrocio, in questo caso con boost di + 0.5 dB.

Mentre con il Q10 si identificano distintamente anche a livello percettivo di ascolto la presenza dei due filtri, nel Q1 in cui la Bandwidth che passa tra i due filtri non scende mai sotto i – 3 dB. possiamo dire che quando si verifica questo (che è inversamente proporzionale al Q, nel senso che più il Q è elevato e più per chè questo si verifichi le due frequenze centrali devono essere ravvicinate), la Bandwidth complessiva di interazione tra i due filtri va da 75 Hz a 305 Hz (che sono i punti a – 3 dB rispetto ai picchi). Quindi il livello medio del suono percepito non è più distinto tra i due filtri ma è come se il processamento fosse fatto da unico filtro a più ampia Bandwidth, la quale ampiezza dipende dalla distanza delle due frequenze centrali, fino ad un massimo per cui l’incrocio scende a valori superiori ai – 3 dB. Avendo in ogni caso utilizzato 2 filtri, si percepirà comunque un leggero suono filtrato marcato soprattutto alla frequenza centrale di incrocio a 200 Hz che è dove si ha il minor contributo energetico di una Bandwidth in questo caso non lineare, ed una percezione a livello di picco del segnale a 250 Hz in cui si ha il masssimmo valore energetco dato dal filtro con Q più elevato.

Con esempio comparativo di figura 20 e 21 e 22, tramite un classico filtro Parametrico difficilmente si riesce a replicare la curva risultante dall’interazione di due filtri, ma differenti circuiti come vedremo permettono di realizzare curve differenti e quindi di avvicinarsi anche di più. In questo esempio in entrambi i casi la Bandwidth è la stessa per entrambe le situazioni, solo che per il singolo filtro si ha un range di processamento maggiore nella fase di pendenza del filtro (Stopband). Il vantaggio di utilizzare un unico filtro è anche quello di percepire in modo più uniforme e meno colorata la Bandwidth ed i picchi del processamento, essendo in questo caso lineare.

Guardando i grafici della fase come ci si potrebbe aspettare, il singolo filtro offre un leggero più contenuto sfasamento, non chè e soprattutto più morbido.

n.b. Uno sfasamento più morbido migliora significativamente la dinamica del suono percepito e minimizza le distorsioni, in quanto che i vari sistemi di riproduzione e ricezione che non sono altro che i diffusori audio e le nostre orecchie, subiscono cambi di stato tra compressioni e rarefazioni più morbidi e meno ripidi nel tempo, costretti verso posizioni l’una opposta all’altra per media degli sfasamenti delle varie frequenze (che vedremo meglio quando parleremo di altoparlanti), indice di trazione e meno rigidità se troppo vari tra valori positivi e negativi, percepibile soprattutto in bassa frequenza. Rimando all’argomento Acustica per maggiori dettagli sulla fase dell’onda acustica.

Guardando i grafici della risposta all’impulso, anche in questo caso come intuibile, il doppio filtro pone maggiori distorsioni sull’onda, in cui si ha la somma delle distorsioni dei singoli filtri.

Fig. 20 (curva ocra singolo filtro Parametrico, curva arancione e gialla doppio filtri Parametrico)

Fig. 21 (singolo filtro)

Fig. 22 (doppio filtro)

Valori intermedi faranno variare di conseguenza anche questo aspetto.

Si può dire quindi che se si necessità di lavorare su di una banda molto ristretta per cui un doppio filtro andrebbe a creare un overlapping tale da generare un’unica Bandwidth come visto in questi esempi, è più qualitativo lavorare con un singolo filtro ed emularne le caratteristiche della curva stessa data dall’utilizzo di un doppio filtro. In più se i due filtri hanno anche un minimo overlapping è bene sapere che il guadagno dato dal secondo filtro è tanto maggiore quanto più direttivo è, quindi a Q sempre più elevato, e questo valore cala mano a mano che le due frequenze centrali si allontanano, e per questo è bene considerare che il guadagno dato dal secondo filtro, in questo caso è sempre in realtà maggiore di qualche dB, (come visto in figura 19), quindi se lo si vuole dare con precisione allo stesso livello di picco del primo filtro, è necessario amplificare il secondo quale dB in meno (e qui un software equalizzatore con grafico di equalizzazione è sicuramente molto più di aiuto, difficilmente invece raggiungibile con equalizzatori analogici).

Se utilizzo due filtri con stessa frequenza centrale ottengo esattamente un amplificazione della stessa banda (un raddoppio, ad esempio se entrambi i filtri sono a + 12 dB, otterrò un filtro con guadagno complessivo a + 24 dB), e la pendenza del filtro è la stessa che avrebbe aumentando di + 24 dB il singolo filtro, per cui è anche in questo caso è sempre bene utilizzare un solo filtro, cosi da mantenere più bassi gli sfasamenti e distorsioni date dall’utilizzo di più filtri.

Se invece aumento il Q di uno dei due filtri (fig. 23), ottengo sempre un raddoppio del guadagno alla frequenza centrale, ma con andamento della curva caratteristico del filtro a Q più alto, fino a metà valore energetico per cui poi invece il decadimento segue quello del filtro a Q più basso. Quindi si realizza una curva caratteristica difficilmente raggiungibile con un unico filtro Parametrico. In questo caso la Bandwidth è quella del filtro a Q più alto, in quanto è la prima a far decadere di – 3 dB il segnale, anche se a livello percettivo è presente se pur in modo più distaccato rispetto ad avere una pendenza più morbida, anche il più ampio range di frequenze a più basso contributo energetico presente in questo caso da 0 dB a + 12 dB.

Fig. 23 (100 hz Q1 – 100 Hz Q10)

Guardando il grafico della fase, in questo caso di filtri coincidenti avrò il corrispettivo smorzamento dato dai singoli filtri sulla stessa banda di frequenze. Il risultato è uno sfasamento più ripido attorno alla frequenza centrale, con valori massimi e minimi sempre limitati al guadagno del singolo filtro, quindi non di somma come invece si potrebbe pensare.

Guardando il grafico della risposta all’impulso il livello di distorsione è dominato dal Q più elevato, infatti è molto simile al livello di distorsione del solo filtro a Q più elevato visto precedentemente, solo in questo caso leggermente più accentuato e distorto, per via di un guadagno complessivo più elevato e la presenza di un secondo filtro.

Comparando i grafici delle risposte all’impulso (fig. 24 – 25) che sono le risposte all’ìmpulso già precedentemente viste, si nota come a bassi valori di Q per due o più filtri, più la frequenza è bassa e tanto minore è la distorsione, mentre al contrario tanto più il Q è alto e tanto più distorsione si ha in bassa frequenza, mentre ci sono effetti contrari mano a mano che si va verso le alte, a conferma di quanto già visto ed analizzato, anche nel precedente articolo, questo tranne che per i casi di Overlapping in cui l’aumento delle distorsioni risulta in ogni caso notevole.

Fig. 24 (100 Hz fisso a Q1 comparato con 250 Hz – 1000 Hz – 10.000 Hz Q1)

Fig. 25 (100 Hz fisso a Q1 comparato con 250 Hz – 1000 Hz – 10.000 Hz Q10)

Lo stesso discorso vale anche in caso di attenuazione, e le variazioni di fase e distorsione dipendono sempre dal guadagno di attenuazione dato, a meno di non avere circuiterie che rispondono in modo asimmetrico, ma la proporzione di differenza tra i vari esempi rimane la stessa. Guardando i grafici di figura 26 e 27 si capisce come in realtà in attenuazione le distorsioni siano più contenute, questo è indice del fatto che è sempre meglio lavorare in attenuazione più che in amplificazione.

Fig. 26 (100 Hz Q1 – 1.000 Hz Q1 a – 12 dB)

Fig. 27 (100 Hz Q10 – 1.000 Hz Q10 a – 12 dB)

Mentre variando la frequenza del primo filtro che in questi esempi è fissa a 100 Hz, rimangono invariate le condizioni di fase ma variano invece i rapporti delle condizioni di distorsione in quanto che a frequenze diverse si hanno valori di distorsione differenti, come anche precedentemente visto, ma per cui valgono sempre le stesse considerazioni. Il tutto a meno di non utilizzare filtri con circuiteria differente come quelli che vedremo, per cui ci possono essere variazioni di quanto appena visto. Aggiungendo poi ulteriori filtri ci saranno sempre più distorsioni e sfasamenti ma sempre con questi rapporti.

Per un mix tra Boost e Cut avrò un misto dei valori di fase ed ampiezza e conseguente distorsione, ma i principi rimangono gli stessi.

Se il secondo filtro è la copia del primo solo in attenuazione allo stesso livello, avrò un perfetto annullamento con segnale a 0 dB quindi non processato per gli equalizzatori digitali, ed un quasi 0 dB per quelli analogici per motivi già analizzati in precedenza. E soprattutto in digitale anche le distorsioni diventano nulle in quanto operazione matematica che annulla il processo, mentre in analogico continuano ugualmente a sommarsi le distorsioni date dai due filtri, l’uno che lavora opposto all’altro.

Se il secondo filtro è sulla stessa frequenza centrale del primo, ma con Q più elevato, allo stesso valore di guadagno solo in attenuazione (fig. 28), avrò esattamente l’effetto opposto visto precedentemente con la stessa configurazione solo con il secondo filtro in Boost. In questo caso viene attenuata la banda che rientra nel filtro più direttivo utilizzato in attenuazione, portando la frequenza centrale a 0 dB, riducendo di conseguenza lo sfasamento in quanto che l’attenuazione sfasa in opposto all’amplificazione come visto più volte, e con livello di distorsione più contenuto in quanto come detto il filtro in attenuazione distorce meno che quello in amplificazione e questo vale per un qualsiasi valore di frequenza e Q del filtro in attenuazione.

Fig. 28 (100 hz Q1 + 6 dB – 100 hz Q10 – 6 dB)

L’esempio di figura 28 può essere molto utile ad esempio per amplificare un certo range di frequenze ed in contemporanea attenuare un eventuale risonanza od eccessiva enfasi alla frequenza centrale, ma anche su frequenze nell’intorno della Bandwidth del primo filtro, spostando semplicemente la frequenza centrale del filtro in attenuazione.

Spostando invece la frequenza centrale del secondo filtro, avrò di conseguenza valori di attenuazione non avendo più un perfetto annullamento tra le due frequenze centrali, ma avendo adesso differenti rapporti tra i valori positivi del primo filtro e quelli negativi del secondo filtro (fig. 29).

Fig. 29

Anche in questo caso di figura 29, il secondo filtro non presenta frequenza centrale a – 6 dB che è il livello di attenuazione dato, ma – 2 dB in quanto che vi è la banda in amplificazione del primo filtro che aggiunge guadagno, in questo caso di + 4 dB.

I livelli di sfasamento ed attenuazione sono come per il caso precedente più contenuti, questo per la presenza del filtro in attenuazione, e anche in questo caso come già detto dipendono proporzionalmente dal Q e dalla frequenza.

Per filtri inversi quindi con il primo a Q elevato ed il secondo a Q più basso, avrò sempre gli stessi effetti solo in senso opposto.

Mentre nel caso di due filtri in positivo anche invertendo i fattori Q non cambia nulla, nel caso di un filtro in Boost ed uno in Cut si ottengono differenti curve. Quello di figura 28 rappresenta il primo filtro con Q basso in amplificazione ed il secondo filtro a Q alto in attenuazione, se inverto avrò come risultato quello di figura 30, in cui la parte dominante sarà quella in attenuazione avendo un Q più basso, e per cui ci sarà invece un Boost con frequenza centrale a 0 dB per il filtro in amplificazione, creando esattamente la stessa curva di figura 28 solo in senso opposto.

Fig. 30

Fully Parametric Filter

Nei circuiti Fully Parametric (utilizzati più a livello professionale), il Q è variabile, e quindi si ha la possibilità di decidere l’ampiezza di banda da processare, su valori minimo e massimo definiti dal tipo di circuito, ma che generalmente non superano mai come visto anche per le altre tipologie di filtro il valore di 3 – 4 per evitare oscillazioni e risonanze non desiderate e/o non controllabili.

I circuiti Parametrici Analogici che utilizzando come base circuiteria Sallen Key e State Variable, quelli più performanti, possono arrivare ad avere valori anche di Q 10 prima di generare livelli di distorsione ed oscillazioni rilevanti. Anche in queste circuiterie si possono trovare multi stadi di amplificazione, a secondo delle capacità del singolo amplificatore utilizzato, e per cui valgono le stesse regole, singoli amplificatori minore guadagno ma più precisione, molti amplificatori più guadagno ma meno precisione.

Un filtro Parametrico di qualità è quello che oltre a non variare il livello di Q al variare della frequenza, non vari di conseguenza la frequenza al variare di Q. Mentre quelli più scadenti tendono ad avere oscillazioni su questi cambi di valore.

In figura 31 un esempio di circuito Fully Parametric con base di filtro State Variable.

Fig. 31

Circuiti Parametrici

Esistono 3 tipologie di circuito che definiscono un diverso comportamento del filtro nella fase di amplificazione ed attenuazione, e questo non varia al variare della frequenza se non in particolari circuiti, caratteristica di un qualsiasi filtro parametrico (peaking, semi-parametrico, fully parametrico), quali:

  • Constant Q
  • Proportional Q (Gyrator)
  • Simmetrical Q

n.b. Come vedremo più avanti quando analizzeremo gli equalizzatori in contesto pratico, a volte è possibile ritrovare una di queste tre note in relazione ai filtri che quel determinato equalizzatore utilizza (o comunque se non scritto sull’equalizzatore stesso indicano nel suo manuale). Cosi da sapere con precisione cosa avviene quando si amplifica o attenua attraverso i vari filtri parametrici di cui dispone.

Constant Q vs Proportional Q

I più diffusi sono il Constant Q (fig. 32, circuito a 5 bande) ed il Proportional Q chiamato anche Gyrator per via del tipo di circuiteria contro reazionata (fig. 33, circuito singola banda),

Fig. 32

Fig. 33

Il filtro Costante non varia la pendenza del filtro all’aumentare del guadagno o nella corrispettiva attenuazione, ma questa rimane proporzionale e mantenuta costante. Nel filtro Proporzionale invece (primo filtro Parametrico creato) come si vede da figura 34, tanto più il guadagno è basso e tanto più a parità di Q definito la sua curva è ampia e quindi lavora su di un range di frequenze più ampio rispetto a lavorare con guadagni più elevati, in cui la curva tende a diventare sempre più precisa e a banda sempre più stretta. Per cui nel filtro Proporzionale la Bandwidth varia al variare dell’amplificazione o attenuazione, ed è tanto maggiore quando meno si amplifica o attenua. Quindi nel Proporzionale la Q impostata se variabile è un riferimento per variare la campanatura della curva nella forma in cui si trova a quel livello di amplificazione o attenuazione, mentre nel Costante definisce la forma della curva per un qualsiasi livello.

Fig. 34

Il filtro Proporzionale è quello più naturale, la forma naturale che la curva di equalizzazione ha al variare del guadagno, questo genera meno distorsioni rispetto a quello Costante a bassi livelli di guadagno od attenuazione, in quanto che presenta una curva più morbida. Al contrario invece per elevati valori è si più preciso ma genera anche maggiori distorsioni, e questo come visto nel corso di questa trattazione per i filtri parametrici dipende dalla frequenza.

Con il filtro Proporzionale si riesce a lavorare con curve più morbide ma anche più precise ad esempio per eliminare feedback, avendo un Q automaticamente variabile anche nei filtri Semi-Parametrici, quindi senza la possibilità di variare manualmente il Q, e questo può essere un punto a favore. A bassi livelli di guadagno o attenuazione però questo filtro colora più banda rispetto a quella di un filtro Costante, per cui in certi casi può risultare eccessivo.

Il problema principale del filtro Costante è che è un filtro Asimmetrico, quindi il suo comportamento in Boost è differente rispetto al Cut. Questo perchè il circuito si basa sul mantenimento costante del Q che rappresenta come detto il contenimento della Bandwidth sui valori di 0,707 rispetto alla frequenza centrale (con picco a 1), ma in questo caso in relazione al massimo guadagno, per cui poi il circuito va a stabilizzare la curva per guadagni più bassi tale da mantenerla costante. Il problema è che nel Cut il massimo guadagno dell’amplificatore è 0 dB, in cui invece lavorano le resistenze e/o amplificatore invertente. Quindi in attenuazione il circuito non è in grado di riconoscere i valori di attenuazione di 0,707 rispetto alla frequenza centrale, in quanto valori negativi, e lo considera 0 dB, e questo devia la curva di risposta del Q.

Come da esempi comparativi di figura 35, il Constant Q in attenuazione tende a comportarsi come un filtro Proporzionale ma ancora più accentuato sia nella larghezza di banda per bassi valori di guadagno che per la precisione ad elevati guadagni.

Fig. 35

Molto utile lavorare con questo filtro in attenuazione quando si necessità di avere un ampia Bandwidth anche a bassi valori di guadagno mantenendo distorsioni e sfasamenti più bassi rispetto ad utilizzare un qualsiasi altro filtro, ed in caso di elevati valori di Cut è il filtro che lavora più precisamente per ridurre una porzione di banda non desiderata.

Simmetrical Q

Il Simmetrical Q (fig. 36) viene spesso confuso con il Constant Q in quanto molto simile, ma al contrario è un circuito in grado di mantenere la simmetria tra il Boost ed il Cut e per questo è molto più utilizzato rispetto al classico Proportional Q visto prima.

Fig. 36

I filtri Parametrici visti fino ad ora sono tutti riferimenti standard di filtri Analogici, in contesto digitale soprattutto per Plugin Software come vedremo più avanti, le curve di ogni filtro pur avendo in alcuni casi anche caratteristiche di base che emulano quelli Analogici, possono essere completamente personalizzabili nella curva desiderata, che sia in Boost o Cut, meno invece negli equalizzatori digitali integrati in processori e mixer audio, che generalmente offrono un filtro fisso con personalizzazione limitata ad emulare uno di questi 3 filtri appena analizzati.

In definitiva non c’è un filtro migliore dell’altro dal punto di vista dell’utilizzo, in quanto che ognuno ha la sua curvatura in base al guadagno dato, ed in cui nel caso di Q variabile come per i filtri Fully Parametric è possibile modellare la curva a piacimento. Quindi conoscendo questo, utilizzare il filtro con il quale si riesce a raggiungere la curvatura desiderata. Per curvature simili tra i vari filtri, c’è da considerare che il filtro Costante genera più rumore per elevati guadagni rispetto a quello Proporzionale ed in più con piccoli livelli di guadagno se il filtro non è di qualità possono generarsi increspature e Ripple lungo la Bandwidth.

C’è da dire anche che nell’utilizzo di più filtri (fig. 37), soprattutto con frequenze centrali ravvicinate e overlapping tra le bande, i filtri Costanti generano una curvatura più morbida, mentre quelli Proporzionali più scalettata, soprattutto quando li si utilizzano con diversi valori di guadagno, e questo è indice di un maggiore sfasamento e in certi casi anche maggiori distorsioni, ma il Proporzionale lavora comunque in modo più preciso sulla frequenza Centrale/Bandwidth desiderata ad alti valori di guadagno o attenuazione, valori che vedremo meglio più avanti.

Fig. 37

In un contesto reale poi, esistono differenti circuiti per cui si ottengono differenti comportamenti delle curve risultanti, vediamone alcuni esempi:

Nei prossimi esempi il comportamento di diversi filtri Fully Parametric alle differenti frequenze e con diversi valori di Q in Boost e Cut a +/- 12 dB per vedere il comportamento del filtro ad elevati valori di guadagno, mentre per valori più bassi le distorsioni e sfasamenti saranno in ogni caso più contenuti, ed in rapporto al tipo di filtro, quindi alla Bandwidth relativa in base al Boost o Cut dato nel caso di filtro Asimmetrici e Proporzionali.

n.b. In contesto reale soprattutto a livello Analogico, al posto del Q come si utilizzerà di riferimento nei test che seguiranno, è possibile trovare Bandwidth come analizzato nel precedente articolo, ed in questo caso la curva risultante è la stessa, solo che si lavora direttamente sulla larghezza di banda nello spostamento della frequenza superiore ed inferiore, piuttosto che nella relazione che intercorre tra frequenza Centrale e Bandwidth.

Fig. 38 (DMG Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro DMG è un filtro Costante Simmetrico ed ha la possibilità sia di regolare il Q che il rapporto percentuale Gain-Q con il quale è possibile gestire a piacimento il grado di Proporzionalità della curva fino a poterlo rendere in una delle qualsiasi tipologie di filtro analizzate, Costante Proporzionale e Simmetrico (riscontrabile più negli equalizzatori Software).

Fig. 39

Guardando la fase e la risposta all’impulso, come sempre ed analizzato nelle prime parti di questo articolo, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, tanto più stretta quanto più il Q è elevato. Per la risposta all’impulso l’amplificazione distorce più dell’attenuazione ed un Q elevato in bassa frequenza distorce di più che lo stesso in alta, tranne che in attenuazione con Q elevati in cui distorce meno in media frequenza, al contrario per Q bassi sia in amplificazione che attenuazione.

Fig. 40 (4kg Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 4kg è un tipo di filtro Costante Simmetrico. Il guadagno del filtro con picco alla sua frequenza Centrale, tende a variare al variare di Q, con massimo spostamento di +/- 0,70 dB.

Come si nota dalle immagini relative, la frequenza Centrale non è perfettamente in mezzo nella curva di risposta, ma leggermente a destra, questo per via di una risonanza incontrollata con maggiore valore energetico nella banda di frequenze prima di quella Centrale.

Rispetto al DMG a parità di Q il 4kg lavora a molta più ampia Bandwidth, quindi utilizza un rapporto proporzionale differente e per lavorare in modo preciso è necessario avere valori di Q molto elevati, ma per cui è possibile che si generino anche maggiori oscillazioni e distorsioni.

Fig. 41

Guardando la fase lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, che in questo caso è molto più morbido a parità di sfasamento massimo rispetto al DMG, e quindi sfasa una maggiore banda, avendo per pari valori di Q con il DMG una più ampia Bandwidth. Per la risposta all’impulso l’amplificazione distorce più dell’attenuazione anche se in questo caso sono valori molto simili. In questo caso poi in amplificazione che ci sia un Q elevato che basso, questo distorce maggiormente in alta frequenza rispetto alle medie ed ancor più le basse (quindi è diverso rispetto alle teorie viste precedentemente), ma semplicemente perchè la Bandwidth rimane molto larga anche per valori di Q elevati. Mentre in attenuazione la maggiore distorsione si ha in media frequenza e sempre con curve simili sia in Boost che Cut per gli stessi motivi visti.

Fig. 42 (Ox1 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro Ox1 è un tipo di filtro Costante Simmetrico, con un’ampiezza di banda che è un intermezzo tra il DMG ed il 4kg per bassi valori di Q, mentre con direttività sempre più marcata all’aumentare di Q.

Fig. 43

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor più in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa e la minore in media. Stesso discorso per l’attenuazione.

Fig. 44 (Ox2 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro Ox2 è un tipo di filtro Proporzionale ed il rapporto di ampiezza di banda è molto ampio per differenti valori di Q, simile a come avviene per Ox1, ma in questo caso a più ampia Bandwidth.

Fig. 45

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa e la minore in media. Per l’attenuazione invece per Q bassi la distorsione maggiore la si ha in alta poi in bassa e meno in media, mentre per alti valori di Q la maggiore in alta poi in media e minima in bassa.

Fig. 46 (Ox3 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro Ox3 è un tipo di filtro Costante Simmetrico ancora più simile al Ox1 solo a banda leggermente più ampia a parità di Q.

Fig. 47

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati anche in questo caso la maggiore distorsione la si ha in bassa e la minore in media. Stesso discorso per l’attenuazione, in cui però la distorsione in media è bassa è molto simile a bassi valori di Q.

Fig. 48 (Ox4 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro Ox4 è un tipo di filtro Costante Asimmetrico, in cui l’attenuazione presenta una Bandwidth più stretta rispetto all’amplificazione a parità di Q.

Fig. 49

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa e la minore in media. Stesso discorso per l’attenuazione.

Fig. 50 (110 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 110 è un tipo di filtro Proporzionale ma molto più simile ad un filtro Costante, con quindi un aumento del Q all’aumento del guadagno o attenuazione molto lievemente e soprattutto ad alti valori di guadagno o attenuazione. Anche in questo caso come nel 4kg la variazione di Q fa dipendere una leggera variazione di guadagno, con massimo spostamento di +/- 1 dB) e questo è derivato dai Ripple che si creano nella banda passante (Passband).

Fig. 51

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q, che in questo caso è sempre ad ampia Bandwidth. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, stesso discorso per elevati Q, ma questo perchè la curva rimane sempre molto ampia anche ad elevati Q. Stesso discorso per l’attenuazione, ma in cui le medie e le alte hanno una simile curva di distorsione.

Fig. 52 (550 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 550 è un tipo di filtro Proporzionale, con andamento del tipo più simile a quello teorico visto in questi articoli.

Fig. 53

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa e la minore in media. Stesso discorso per l’attenuazione.

Fig. 54 (88 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 88 è un tipo di filtro Proporzionale molto simile al 550 solo con una più stretta ampiezza di banda a parità di Q.

Fig. 55

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa, poi in media e la minore in alta. Per quanto riguarda l’attenuazione invece stesso discorso per i bassi valori di Q, mentre per gli alti valori di Q la maggiore distorsione si ha in bassa, poi in alta e la minore in media.

Fig. 56 (32 Q10 – Q1 – Overlapping)

Il filtro 32 è un tipo di filtro Proporzionale, anche questo molto simile a quello teorico visto in precedenza, ma in questo caso il Q è inverso, cioe’ più aumento il Q e più larga sarà la Bandwidth.

Fig. 57

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Bandwidth molto ampia anche al variare di Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in media e la minore in bassa. Per l’attenuazione a bassi valori di Q la maggiore distorsione si ha in alta poi in media e minore in bassa, mentre per alti valori di Q la maggiore si ha media poi in bassa e la minore in alta.

Fig. 58 (EE Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro EE è un tipo di filtro Costante Asimmetrico, e rispetto al Ox4 ha una larghezza di banda leggermente più ampia.

Fig. 59

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa e la minore in media. Stesso discorso per l’attenuazione.

Fig. 60 (Flat Top Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro Flat Top è un filtro Costante Simmetrico con la peculiarità di poter gestire la curvatura di picco, tramite il controllo Soften o altri nomi, è possibile appiattirla o renderla più ripida indipendentemente dalla pendenza di taglio generale del filtro stesso, data sempre dal valore Q, lavora quindi dal picco fino alla Bandwidth ed è ritrovabile per lo più nei filtri Digitali (fig. 60).

Fig. 61

Grazie a questo filtro è possibile quindi gestire in modo uniforme l’amplificazione o attenuazione di una determinata Bandwidth, e questo lo rende ideale per processare una più ampia Bandwidth senza introdurre differenti colorazioni di tono in relazione alle frequenze che rientrano nel processamento (dalla Bandwidth al picco), in cui in questo caso è limitato solo dalla pendenza di taglio da 0,707 in giù. La media tonale del suono percepito sarà simile a quella con utilizzo di un filtro classico a campana, ma in questo caso si ha una percezione più morbida ed uniforme su di una più ampia Bandwidth.

Guardando la figura 62 più aumento il livello percentuale del Soften e più il picco si appiattisce, in questo caso si ha uno 0 % per la frequenza centrale di 100 Hz (curva arancio), 50 % per la frequenza centrale di 1.000 Hz (curva verde), 100 % per la frequenza centrale di 10.000 Hz (curva blu). Come si nota quando la curva di picco è piatta il livello di segnale eguaglia quello della Bandwidth, quindi di 0,707 più attenuato. Essendo un picco questa attenuazione è percepita in modo relativo e non come valore medio, per cui spesso non si necessità di amplificare il segnale di 3 dB per arrivare al livello di Boost Cut prima definito.

Fig. 62 (0% – 50% – 100%)

Guardando i grafici di figura 62 si nota come aumentando il valore percentuale, quindi riducendo sempre di più il picco, il livello di distorsione medio della risposta all’impulso rimane pressochè identico, indice che la distorsione sul picco del segnale a valenza di ponderazione minima sul complesso di distorsione dell’intera curva. La fase è leggermente meno sfasata nei suoi valori di picco nel caso di filtro Flat Top 100 %, quindi al massimo valore di attenuazione del picco, come ci si potrebbe aspettare, ma anche qui la sua ponderazione rispetto alle distorsioni di fase di tutta la curva è molto bassa.

Questo tipo di curva aiuta molto anche durante l’interazione tra più filtri, interagendo anche con il fattore Q è possibile creare curve risultanti con cambi di valore più marcato e ripido, mantenendo un livello di distorsione più basso rispetto a fare lo stesso con i normali filtri Parametrici e senza nemmeno raggiungere lo stesso livello di curvatura (fig. 63 e 64)

Fig. 63 (Flat Top)

Fig. 64 (Classic Parametric)

Comparando le curve delle figure 63 e 64 quella realizzata con il Flat Top ottiene uno sfasamento molto simile a quella realizzata con classici filtri parametrici ma con variazioni di fase più morbidi, al contrario invece di come si presenta la curva, molto più spigolosa, e questo è dovuto all’attenuazione del valore di picco. Comparando invece la risposta all’impulso, le due curve sono molto simili, leggermente meno distorta quella Flat Top (e questo si verifica soprattutto tanti più filtri si utilizzano in rapporto agli stessi filtri Parametrici classici), sempre per via di un minore Boost rispetto a quella classica.

n.b. Con Soften al 100 % il Q lavora esclusivamente sulla larghezza della Bandwidth.

In considerazione di questo, attraverso le curve Flat Top si è meno precisi nell’enfatizzare o attenuare feedback, risonanze, precise frequenze, ma invece lavorano meglio sul Boost e Cut di una più ampia Bandwidth, mentre dall’interazione di più filtri, a parità di curva di tono reale percepita ad orecchio (che ricordo essere quella media data dalla Bandwidth), offrono meno distorsione di fase e di ampiezza.

Fig. 65

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa e la minore in media. Stesso discorso per l’attenuazione.

Fig. 66 (Butterworth Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro Butterworth è un filtro Costante Asimmetrico, simile al Flat Top, ma in questo caso non è possibile definire l’attenuazione del picco, che di base è già completamente attenuata, quindi come un Flat Top con Soften al 100 %. La differenza principale tra il Butterworth ed il Flat Top è che il primo a parità di Q ha una Bandwidth molto più stretta e quindi riesce a lavorare con maggiore precisione. Ed in questo caso se il guadagno è + 12 dB avremo la Bandwidth del filtro a + 12 dB e non a – 0,707 dal picco come per il Flat Top.

Al contrario il Butterworth è un filtro meno modellabile rispetto al Flat Top nella creazione di curve personalizzate, e questo è però ritrovabile anche in circuiterie Analogiche per la più semplicità di creazione.

Fig. 67

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, mentre per Q elevati la maggiore distorsione si ha in bassa e la minore in media. Stesso discorso per l’attenuazione, tranne che per valori di Q bassi in cui la maggiore distorsione la si ha in alta ma la minore in media.

Fig. 68 (250 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 250 è un tipo di filtro Costante Simmetrico che a differenza di tutti gli altri lavora sempre su tutta la banda di frequenze con curvatura di Boost o Cut definita dal Q. Questa ampia colorazione ha valore per alti livelli di Boost o Cut e bassi valori di Q, in cui a +/- 15 dB abbiamo 1 dB di guadagno su tutta la banda di frequenze oltre quella interessata dalla pendenza del filtro Parametrico.

Come si nota i valori di Q rispetto ai classici Parametrici sono molto a più ampia Bandwidth e per questo per processare più precisamente è necessario lavorare con Q molto elevati.

Anche nel 250 come in altri precedentemente visti, si ha uno spostamento del guadagno al variare di Q, con massimo valore di circa +/- 0,25 dB.

Tutto questo porta il livello di segnale della frequenza Centrale al più basso valore rispetto agli altri filtri, in questo caso di Boost a + 12 dB troviamo la frequenza Centrale a + 6 dB, quindi esattamente la metà.

Fig. 69

Guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, e lo stesso vale per Q più elevati. In attenuazione il valore di distorsione medio è leggermente inferiore, e questo accade spesso quando le curve sono ampie o comunque molto simili a qualsiasi valore di Q.

Fig. 70 (8k2 Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 8k2 è un tipo di filtro Costante Simmetrico molto simile al 250, solo che in questo caso la pendenza del filtro è più morbida, quindi colorante una più ampia Bandwidth di segnale a parità di Q e la frequenza centrale si trova a – 1,5 dB rispetto a quella definita.

Fig. 71

Anche in questo caso le curve rimangono ampie al variare di Q, e guardando la fase, lo sfasamento segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q, come in tutti i filtri visti. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, stessa cosa per i Q più elevati in cui vale il discorso fatto con il precedente filtro, ed in linea generale con tutti i filtri ad ampia Bandwidth. Discorso simile per i valori di attenuazione in cui la minore distorsione si ha in bassa, ma la maggiore la si ha con curva molto simile tra le medie e le alte.

Fig. 72 (4ke Brown Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 4ke Brown è un tipo di filtro Proporzionale Simmetrico, e si nota come la frequenza Centrale anche in questo caso non sia precisamente al livello di Boost o Cut dato che come per gli altri esempi è + 12 dB, ma si trova a + 10 dB, quindi 2 dB sotto, questo per avere un picco meno marcato, e quindi questo filtro sarà meno risonante rispetto ad altri che presentano frequenza centrale esattamente al livello di Boost o Cut dato, ma in questo caso è necessario sapere che bisogna dare più Boost o Cut per arrivare allo stesso livello (sempre a parità di Q), questo aumenta anche il livello di distorsione generale, e anche per questo sempre meglio lavorare in attenuazione. Questo filtro tende a variare il guadagno in relazione al Q, ed è tanto maggiore quanto più piccolo è il Q, quindi più ampia Bandwidth, fino ad uno spostamento massimo di circa (+/- 1.5 dB).

Fig. 73

Guardando la fase, lo sfasamento anche in questo caso di ampia Bandwidth segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, l’amplificazione a Q bassi distorce maggiormente in alta frequenza e meno in media ed ancor meno in bassa, stessa cosa per i Q più elevati in cui vale il discorso fatto con il precedente filtro, ed in linea generale con tutti i filtri ad ampia Bandwidth. Discorso simile per i valori di attenuazione in cui la minore distorsione si ha in bassa, ma la maggiore la si ha con curva molto simile tra le medie e le alte, come visto anche per il precedente filtro.

Fig. 74 (4ke Black Q1 – Q10 – Overlapping)

Il filtro 4ke Black è un tipo di filtro Proporzionale Simmetrico e rispetto al 4ke Brown pur avendo una curva molto simile, la frequenza Centrale si trova ad 8 dB, quindi a – 4 dB rispetto ai + 12 dB dati, quindi necessità ancora più di amplificazione, avendo un picco ancora più appiattito. Al contrario del Brown il Black tende ad amplificare la banda tanto più elevato è il valore di Q (con un massimo di spostamento di circa +/- 2 dB).

Fig. 75

Guardando la fase, lo sfasamento anche in questo caso di ampia Bandwidth segue la frequenza Centrale mantenendo la sua curva, con Bandwidth sempre più piccola tanto più elevato è il Q. Per la risposta all’impulso, le curve tra la versione Black e Brown sono molto simili.

n.b. L’utilizzo di più filtri di diverso tipo da la possibilità di creare curve ancora più personalizzate. Ogni filtro può avere delle capacità di guadagno (Boost e Cut) differenti.

Altro

Si può pensare di utilizzare un filtro Parametrico al posto di un filtro Cut Out per avere minori distorsioni a parità di pendenza di taglio, ma come si vede da figura 76, un filtro Parametrico deve in ogni caso possedere la possibilità di variare Q e pendenza di taglio, e questo a livello analogico è molto più difficile da trovare, quanto più a livello software. A parte questo le pendenze di taglio che si ottengono con i filtri Parametrici sono molto morbide, pari a circa al filtro del 1°ordine (6 dB/Oct), per via della necessità di ridurre al minimo il Q, quindi utilizzare la più ampia Bandwidth possibile per emulare il filtro Cut Out. Per fare questo come anticipato è necessario portare il filtro Parametrico al minimo valore di Q possibile alla più bassa frequenza centrale possibile (in ogni caso valori che consentano di filtrare la più ampia Bandwidth possibile sotto la frequenza centrale, senza ritorni a valori energetici più elevati come avviene per un filtraggio a campana come il Parametrico), curva ottenibile regolando ottimamente il rapporto tra guadagno e Q (il cui parametro è presente quasi solo negli equalizzatori software).

Fig. 76 (curva fucsia Parametrico e curva arancione Cut Out)

Fig. 77 (Cut Out)

Fig. 78 (Parametric)

A parte il fatto che utilizzando un filtro Parametrico soprattutto se c’è la possibilità di fare questa operazione in analogico, ci si gioca un filtro, ed essendo molto limitati, massimo 4 – 5 negli Outboard di livello professionale, è possibile poi non avere più filtri Parametrici a disposizione per rifinire la tonalità ricercata, per questo è bene utilizzare questa procedura solo se rimangono filtri Parametrici inutilizzati alla fine del dovuto processamento tonale. Guardando i grafici di figura 77 – 78, lo sfasamento è più contenuto nel filtro Parametrico, ma a livello di distorsioni generate quest’ultimo pur avendo una risposta all’impulso molto simile, presenta molto più rumore e questo conferma il fatto che è meglio utilizzare un classico filtro Cut Out.

Stesso discorso e come già anticipato nel precedente articolo, utilizzando un filtro Parametrico al posto dello Shelving soprattutto in bassa frequenza si ottengono solo maggiori distorsioni, sia di fase che sul segnale audio (fig. 79 – 80 – 81).

Fig. 79 (curva fucsia Shelving, curva viola Parametrico).

Fig. 80 (Parametrico)

Fig. 81 (Shelving)

n.b. Soprattutto i filtri Parametrici in senso pratico vanno utilizzati con cautela e con esperienza, in quanto che essendo molto personalizzabili e direttivi, possono facilmente se mal impostati creare profondi buchi e risonanze sulla banda audio, non chè dare eccessivi Boost alle frequenze naturali di taglio degli altoparlanti, rischiando di danneggiarli (vedremo questo quando parleremo di Altoparlanti e Diffusori Audio).

Utilizzando poi un mix tra i vari filtri Cut Out, Shelving e Parametrici, è possibile realizzare infinite curve (fig. 82), per cui ci sarà un relativo valore di sfasamento e distorsione. Ma la cosa più logica dal punto di vista qualitativo è quella come vedremo meglio in altre argomentazioni, di realizzare la giusta curva in base a come si vuole processare il tono, in modo da non enfatizzare o attenuare frequenze non volute, cercando il più possibile di mediare tra la giusta curva ed i valori di sfasamento e distorsione introdotti, e per questo è anche bene utilizzare sempre il migliore filtro possibile, quello più trasparente a meno di non ricercare un particolare suono.

Fig. 82

Si nota come i filtri Cut Out, in questo caso con pendenza di taglio di 18 dB/Oct. siano quelli che generano maggiore distorsione sia di fase che di ampiezza, e quindi è bene utilizzarli con queste pendenze e più solo se necessario. Ad esempio come vedremo meglio in altri argomenti, non è consigliato utilizzarli in Mastering, a meno di non particolari richieste o suoni ricercati.

Altro su Equalizzatori

Equalizzatori – I (Storia degli Equalizzatori, Outboard e Inboard, Categorie di Equalizzatori, Filtri Simmetrici, Filtri Asimmetrici, Filtri Cut Out Passivi).

Equalizzatori – II (Filtri Cut Out Risonanti, Resistenze Variabili, Equalizzatori Analogici Attivi, Filtri Cut Out Attivi, Brickwall Filter, State Variable Filter, Sallen-Key Filter, Filtri a Guadagno Unitario e Variabile, Equalizzatore Shelving, Baxandall Filter, Resonant Shelving).

Equalizzatori – III (La Fase nei Filtri Shelving, Comparazione FIltri Shelving, T-Filter, Low – High End Tricks, Equalizzatori Parametrici, Peak Filter, Q, Bandwidth).

Equalizzatori – V (Equalizzatori Grafici, Equalizzatori M/S, Equalizzatori Digitali, Equalizzatori Paragrafici, Equalizzatori Programmabili, Serial vs Parallel Eq., DSP vs FPGA).

Equalizzatori – VI (Filtri FIR, Filtri IIR, Equalizzatore a Fase Lineare).

Acquista Equalizzatori Audio dai principali Store

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo di WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione /  Modifica )

Google photo

Stai commentando usando il tuo account Google. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione /  Modifica )

Connessione a %s...