Equalizzatori – V

Equalizzatori Grafici

Un equalizzatore Grafico è un Hardware (fig. 1) che analizzeremo meglio nel corso di questa trattazione, composto principalmente da una serie di filtri Parametrici (fig. 2), i quali possono essere a curvatura Costante, Proporzionale o Simmetrica, e per questo è bene leggere il manuale utente prima di acquistarne uno.

Fig. 1

Fig. 2 (circuito equalizzatore grafico con filtri costanti)

Questi filtri sono a Q fisso e frequenza fissa ed è regolabile la sola amplificazione ed attenuazione, per cui si possono definire Semi-Parametrici.

Sono tutti filtri passa-banda con base State Variable i migliori, e possono trovarsi come equalizzatori Attivi (i migliori e professionali) o Passivi (più scadenti ed utilizzati per lo più a livello consumer).

In aggiunta ai filtri parametrici è a volte possibile ritrovare, filtri Cut Out e filtri Shelving, questo per permettere di rifinire il tipo di curva tagliando frequenze non desiderate, generalmente con passa-basso e passa-alto a frequenze fisse e o variabili, ed in certi casi anche la presenza di Notch Filter, per lavorare con precisione su risonanze, con frequenza di Notch selezionabile ed il cui filtro è generalmente costruito per avere una campanatura molto più stretta di quella dei Parametrici utilizzati. Lo Shelving invece per ottimizzare le curve Parametriche realizzando curve più morbide o effettuare Boost e Cut su di più ampi range di frequenze se questo è necessario, cosi da utilizzare lo Shelving invece del Parametrico avendo minore distorsione e sfasamento come visto nei precedenti articoli.

L’equalizzatore Grafico come anticipato nel primo articolo di questa serie, è stato creato e sviluppato per consentire di equalizzare la risposta in frequenza di un impianto audio. Come vedremo meglio quando parleremo di Sistemi di Diffusione Sonora, la risposta di un impianto audio (fig. 3), è tanto più complessa ed articolata nel tono, ma come vedremo anche nella fase e dinamica, tanti più diffusori ci sono in riproduzione soprattutto di uno stesso segnale audio e tanto maggiore quanto più distanti sono tra loro ed in riferimento alla posizione di ascolto. Ma non solo, la non idealità dei componenti altoparlanti di cui sono composti i diffusori audio, che hanno ognuno una risposta in frequenza non lineare, in relazione anche a come vengono assemblati ed incrociati nelle loro singole risposte in frequenza, e lo stesso ambiente in cui questi vengono ascoltati, con più o meno riflessioni, rifrazioni, e diffrazioni come visto in argomento Acustica, che alterano la risposta complessiva del suono che si diffonde, e lo stesso componente di trasmissione del suono (in questo caso l’aria), che non essendo anch’esso lineare altera la diffusione del suono, sempre come visto in argomento Acustica. Discorso a parte per la percezione del suono che come visto in argomento Psicoacustica anche l’orecchio non è lineare ed altera la risposta in frequenza secondo diverse sensibilità in base alla frequenza, e per cui esistono metodi per la taratura ottimale della risposta in frequenza dell’impianto audio in relazione all’ascolto, come vedremo meglio in altre argomentazioni.

Fig. 3

Come si vede in esempio dalla figura 3, la risposta in frequenza di un impianto audio più o meno articolato è tonalmente molto varia, per questo come si può facilmente intuire, utilizzare uno, due, ma anche 4 – 5 come sono a livello analogico il massimo numero di filtri ritrovabili in un Outboard, è relativamente poco per andare a cercare di correggere la risposta e renderla ad esempio più trasparente possibile in riproduzione, quindi in questo caso cercando di linearizzarla. E questo anche utilizzando un qualsiasi filtro con una qualsiasi pendenza di curva complessa che si va a definire.

Ma secondo vari studi e test sul campo, ci vuole un minimo numero di filtri in grado di ottimizzare (se pur in un contesto reale impossibile da realizzare finemente a livello analogico, mentre come vedremo alcuni equalizzatori Software permettono di effettuare una contro-equalizzazione (una copia inversa), cosi da avere in risposta una perfetta linearità, limitata solo dalle distorsioni del Software stesso e Hardware su cui gira e di tutti i componenti Hardware che stanno in mezzo, come ad esempio un microfono di misura non lineare, un pre-amplificatore utilizzato per rilevare il segnale prelevato dal microfono di misura anch’esso non ideale, e molto altro che vedremo in altre argomentazioni.

Questo numero è diverso in base all’utilizzo che se ne deve fare, quindi considerando la qualità dei componenti filtri compresi, spazio di installazione disponibile e utilizzatore finale.

A livello commerciale o Hi-Fi, ma anche strumenti musicali con sezione di equalizzatore grafico, considerato l’utilizzo da personale non esperto/professionale ed in cui gli spazi di installazione sono spesso limitati, si utilizzano equalizzatori grafici a 10 Bande (10 filtri semi-parametrici), con frequenza centrale di ogni filtro a passi di 1 ottava cosi da coprire tutto lo spettro audio udibile (fig. 4), ma anche meno.

Fig. 4

Generalmente negli equalizzatori Commerciali non c’è il filtro con frequenza Centrale a 16 Hz, questo perchè la maggior parte dei sistemi di diffusione sonora non arriva a riprodurre quel basso valore di frequenza, e sono quindi limitati dai 31,5 Hz ai 16.000 Hz, e sempre perchè difficilmente un sistema consumer è in grado di riprodurre correttamente frequenze superiori a 16.000 Hz non c’è il filtro a 20.000 KHz.

A livello semi-professionale, quindi adatti ad utenti esperti ma con limitate possibilità di correzione tonale, si utilizzano equalizzatori grafici a 15 Bande (15 filtri semi-parametrici), con frequenza centrale di ogni filtro a passi di 1/2 ottava, in modo sempre da coprire in modo costante tutta la banda audio udibile (fig. 5).

Fig. 5

Se ne possono trovare anche a 15 bande da 20 Hz a 16.000 Hz.

A livello professionale invece si riescono ad ottenere i migliori risultati correttivi (dal punto di vista della precisione) con equalizzatori grafici a 31 bande (31 filtri semi-parametrici), con frequenza centrale di ogni filtro a passi di 1/3 di ottava (fig. 6).

Fig. 6

In questo caso, utilizzando invece sistemi di diffusione sonora professionali, ma in cui rientrano anche quelli Hi-Fi di migliore qualità, utilizzati ad esempio in Studio e Mastering, la banda di frequenze utilizzata è piena, da 16 Hz a 16.000 Hz, a volte 20 Hz – 20.000 Hz. Se ne possono trovare anche a 30 bande da 20 Hz a 16.000 Hz.

La differenza di un equalizzatore professionale rispetto a quelli semi-professionali ed ancor più consumer, è che la curva complessa risultante dall’interazione delle curve dei singoli filtri è si puù precisa in quanto ci sono più bande controllabili finemente e quindi si riesce a realizzare una curva più complessa, ma al contrario e come vedremo meglio più avanti meno lineare (quindi se tutti sono ad esempio a + 3 dB la curva risultante è come vedremo poco lineare a + 3 dB), non esiste una curva linearmente perfetta a livello Analogico per via dei Ripple di banda nella Passband, mentre a livello digitale ci si riesce ad avvicinare molto, in quanto che con molti filtri si riesce a controllare meglio la stabilità di una curva complessa, a scapito però di un maggiore sfasamento e distorsione e per cui in questo caso vanno utilizzati i migliori componenti possibili. Mentre al contrario equalizzatori Semi-Professionali avendo filtri a più larga Bandwidth si avranno curvature meno precise ma anche più lineari nei punti in cui i vari fader sono allo stesso livello.

In figura 7 una tabella di quanto appena detto.

Fig. 7

La scelta di utilizzare frequenze centrali a passi di ottava o frazioni di ottava non è casuale, ma come anche spiegato in argomento Psicoacustica, la porzione di banda che si va a processare con il singolo filtro è riferita alla sensazione percepita, equalizzare con un filtro a 1.000 Hz o a 1.100 Hz ha poco senso, in quanto che a livello percettivo la differenza tonale percepita lavorando sulle due frequenze è minima, ed è minima ed a più ampia Bandwidth tanto più la frequenza è alta, ad esempio equalizzare a 10.000 Hz o 10.500 Hz porta sempre il risultato di percepire la stessa variazione tonale, mentre più si va in basso e più la differenza si stringe, e questo identifica il fatto che la nostra percezione del suono non è lineare ma logaritmica. Questo è uno dei motivi che ha spinto ad utilizzare frequenze Centrali ben definite, oltre al fatto che se ho necessità di inserire un filtro ogni 100 Hz di banda, devo necessariamente utilizzare filtri a Q molto elevato per minimizzare le interferenze degli overlapping tra i vari filtri, e soprattutto mi servirebbe inserire quasi 200 filtri, il che a livello pratico ma anche di installazione e di utilizzo risulta improponibile. La frequenza di 1.000 Hz che è quella riconosciuta come frequenza centrale nella percezione dello spettro audio udibile dall’uomo, è sempre presente e di riferimento centrale nella divisione dei filtri nelle varie bande.

Un equalizzatore Grafico che sia Analogico ma anche Digitale, ma come anche un qualsiasi altro equalizzatore visto, lavora sempre per Bande Percentuali Costanti, quindi un rapporto proporzionale.

Fig. 8

In figura 8 un esempio di grafico a bande percentuali costanti per un equalizzatore Software, ma lo stesso discorso vale anche per quelli Analogici, come si vede ad esempio per passi di 1 cm alla volta ho un range di frequenze contenuto all’interno di 1 cm sempre più ampio, a simulare la percezione umana. Ad esempio da 8 cm a 9 cm o 80 Hz – 100 Hz quindi 20 Hz di banda, mentre da 16 cm a 17 cm o circa 600 Hz – 800 Hz che sono invece 200 Hz di banda.

n.b. Come visto nei precedenti articoli, un equalizzatore a bande percentuali costanti al movimento della frequenza Centrale di un filtro, mantiene la Bandwidth definita, mentre se fosse lineare sarebbe sempre una frazione di ottava tanto più piccola tanto più mi muovo verso le alte frequenze.

n.b. Vedremo poi in altre argomentazioni come a livello di analizzazione di spettro è possibile lavorare sia con bande a percentuali costanti, cosi come lavorano gli equalizzatori, che come bande costanti che sono gli analizzatori FFT, per ottenere dei risultati grafici più precisi, e vedremo come lavorare con un equalizzatore che è a bande percentuali con un analizzatore a bande costanti.

La pendenza di ogni filtro, dipende da quante ottave è composto l’equalizzatore, in quanto chè una volta che si da Boost o Cut ai vari filtri, questi ad esempio se portati tutti a + 6 dB, il segnale deve risultare il più lineare possibile, cioe’ l’overlapping tra i vari filtri deve dare come risultato una forma di onda complessa lineare, altrimenti si generano comb filtering e risonanze indesiderate, e colorazioni tonali non risolvibili, con l’impossibilità di effettuare un equalizzazione lineare e di qualità all’impianto audio.

Generalmente filtri per 1 ottava hanno pendenza a 1.4 Q, mentre quelli a 1/2 ottava a 2.8 Q, quelli a terzi d’ottava invece 3.5 / 4 Q. Sono valori medi e possono variare se pur di poco in base al tipo di filtro e relativa pendenza utilizzata, in quanto che come visto nei precedenti articoli, stessi Q per differenti filtri hanno differenti curve.

Questi valori sono appositamente tarati per avere la somma di livello energetico nel punto di incrocio dei filtri pari a quella di Boost o Cut data ai singoli filtri, e cioè al punto in cui il segnale decade di 0,707 che è poi il valore in cui si presenta la Bandwidth nei filtri parametrici, cosi da mantenere un livello di Bandwidth stabile e lineare, anche se in realtà questo valore si può trovare anche leggermente variato in base alla curvatura dei singoli filtri e loro curvatura al variare del Boost soprattutto nei Proporzionali, sempre per ottenere la massima linearizzazione possibile, e la curvatura non è mai perfettamente stabile a meno di non utilizzare filtri Butterworth che però sono asimmetrici e filtri Flat Top ma che questi ultimi si trovano solo come filtri digitali. E’ come vedremo un valore medio ponderato, ed è principalmente per questo motivo che non si utilizzano filtri Fully Parametric, altrimenti variando Q e frequenza si andrebbe a sfasare la linearità di risposta naturale dell’equalizzatore.

n.b. Per fare un esempio come si nota dal grafico di figura 8 si definisce la frequenza di incrocio a – 3 dB e non a – 6 dB come si potrebbe intuire, in quanto che lavorando in dominio di tensione se sommo (- 6 dB) + (- 6 dB) avrò 0 dB. Questo perchè non vi è un processamento univoco sulla frequenza Centrale di ogni filtro per cui vale la relazione matematica appena vista, ma interessa tutta una porzione di banda (la Bandwidth) con somma e sottrazione nel complesso dei punti di overlapping, e per questo il rapporto energetico dovendo essere mantenuto costante necessità di + 3 dB alla frequenza di incrocio.

Fig. 8

In figura 8 si nota come per avere una risposta il più lineare possibile, il livello della frequenza di incrocio deve essere a – 3 dB (o meglio a 0,707) e questo è indipendente dal Q, quanto più a Q più elevati dovrò avvicinare le frequenze centrali dei vari filtri per avere sempre a – 3 dB i livelli degli incroci.

C’è da dire che in un contesto reale i valori precedentemente indicati come frequenze Centrali dei vari filtri sono solo indicazioni nominali di riferimento per gli equalizzatori grafici, cosi da avere un chiaro e più semplice controllo, in realtà i precisi valori delle frequenze Centrali che identificano le ottave e frazioni sono leggermente differenti.

Questi valori per un equalizzatore Grafico a Bande Percentuali Costanti sono indicati nella normativa ISO 266, e sono valori standard “consigliati”, per cui a volte è possibile trovare delle varianti.

Le caratteristiche dei filtri di banda di ottava e frazioni sono specificate dalla norma CEI EN 61260, (quindi tipologia di circuito con relative pendenze, Bandwidth, ecc..), la quale indica anche una serie di test per identificarne le reali prestazioni compresa la corretta taratura dei sistemi di analizzazione dello spettro.

In figura 9 una tabella identificativa dei valori reali delle frequenze centrali dei filtri Parametrici, che identificano con precisione la banda di ottava o frazione (in questo caso per terzi d’ottava). Sono indicati i valori per convenzione scritti negli equalizzatori grafici con fn (frequenza nominale), i valori reali con fc (frequenza centrale), ed i valori delle frequenze di taglio inferiore (f1) e superiore (f2).

Fig. 9 (terzi d’ottava)

fn (Hz)fc (Hz)f1 – f2 (Hz)
2525,11922,387 – 28,184
31,531,62328,184 – 35,481
4039,81135,481 – 44,668
5050,11944,668 – 56,234
6363,09656,234 – 70,795
8079,43370,795 – 89,125
100100,0089,125 – 112,20
125125,89112,20 – 141,25
160158,49141,25 – 177,83
200199,53177,83 – 223,87
250251,19223,87 – 281,84
315316,23281,84 – 354,81
400398,11354,81 – 446,68
500501,19446,68 – 562,34
630630,96562,34 – 707,95
800794,33707,95 – 891,25
1.0001000,0891,25 – 1.122,0
1.2501258,91.122,0 – 1.412,5
1.6001584,91.412,5 – 1.778,3
2.0001995,31.778,3 – 2.238,7
2.5002511,92.238,7 – 2.818,4
3.1503162,32.818,4 – 3.548,1
4.0003981,13.548,1 – 4.466,8
5.0005011,94.466,8 – 5.623,4
6.3006309,65.623,4 – 7.079,5
8.0007943,37.079,5 – 8.912,5
10.00010.0008.912,5 – 11.220
12.50012.58911.220 – 14.125
16.00015.84914.125 – 17.783
20.00019.95317.783 – 22.387

n.b. Mentre come precedente visto nei filtri Parametrici che sono più ad uso creativo e correttivo della risposta in frequenza di uno strumento musicale o suono registrato, lasciano libertà di curva in base al Boost e Cut dato al singolo filtro.

L’importanza del tipo di filtro utilizzato con cosi tanti filtri è ancora maggiore (costante, proporzionale, simmetrico). Come anticipato nei precedenti articoli i filtri Costanti sono più precisi a bassi livelli di guadagno e generano più rumore ad alti livelli di guadagno, e possono essere simmetrici o asimmetrici, per cui scegliere di utilizzare quelli che più riescono a definire la necessaria curva, mentre quelli Proporzionali sono meno precisi a bassi livelli ma più precisi ad alti livelli. Le curve medie complesse risultanti dipendono dalla precisione dei filtri stessi, ad alti livelli riporto l’immagine (fig. 10) vista nel precedente articolo, i filtri Costanti danno una curva complessa più morbida e meno selettiva di un filtro Proporzionale, al contrario il filtro Proporzionale a bassi livelli da maggiore distorsione per maggiore Overlapping tra i vari filtri.

Fig. 10

n.b. Si parla sempre di un contesto medio in quanto che come visto differenti filtri a parità di Q danno curvature e distorsioni differenti.

Fig. 11 (+ 18 dB)

Fig. 12 (+ 9 dB)

Fig. 13 (+ 3 dB)

In considerazione di un filtro Costante, guardando le immagini di figura 11 – 12 – 13, se taro i filtri (con adeguato Q) ad esempio a + 18 dB per avere linearità della risposta, al calare del guadagno otterrò una curva sempre meno lineare quanto più curva e questo in presenza di numerosi filtri creerà come vedremo numerosi ripple.

Fig. 14 (+ 3 dB)

Fig. 15 (+ 9 dB)

Fig. 16 (+ 18 dB)

Se al contrario linearizzo la risposta a + 3 dB, all’aumentare del guadagno avrò un sempre più marcato ripple.

In considerazione di questo, come si nota anche a + 9 dB la linearità della curva complessa è mantenuta abbastanza uniforme, mentre perde il suo valore con Boost ma anche Cut superiori ai + 12/ + 15 dB, considerando che la linearizzazione di un impianto audio è generalmente sempre contenuta nella sua risposta in frequenza (che come vedremo è al massimo +/- 10 dB), i + 9 dB di Boost o Cut sono più che soddisfacenti per utilizzare l’equalizzatore Grafico in modo lineare e trasparente, e per questo si tende sempre a linearizzare i filtri a + 3 dB o varianti comunque a bassi valori di guadagno, e per questo generalmente gli equalizzatori Grafici non danno mai Boost o Cut oltre i +/- 15 dB.

Fig. 17 (+ 18 dB)

Fig. 18 (+ 9 dB)

Fig. 19 (+ 3 dB)

Prendendo come esempio un filtro Proporzionale (fig. 17 – 18 – 19), linearizzando la risposta ad alti valori di guadagno (+ 18 dB), si nota come in questo filtro abbassando il guadagno ci siano sempre più maggiori overlapping, molto più che nel caso di filtro Costante, e quindi anche risposte sempre meno lineari, oltre al fatto che avendo a più alti valori di guadagno a parità di Q una più piccola Bandwidth, si necessiterebbe di avvicinare maggiormente le frequenze Centrali dei vari filtri, quindi linearità difficilmente raggiungibile nei filtri per terzi d’ottava o frazioni più alte, avendo di conseguenza un maggiore Ripple rispetto a quelli Costanti, a meno di non diminuire il Q tale da avere una curvatura più morbida che permette quindi di mantenere più distanti le frequenze Centrali, ma con conseguente ancora maggiore overlapping a bassi livelli di guadagno.

In comparazione per il guadagno risultante nel filtro Costante abbiamo picchi a + 28 dB (nel caso di filtri a + 18 dB), + 15 dB (per + 9 dB) e + 5 dB (per + 3 dB), mentre per il filtro Proporzionale abbiamo picchi a + 30 dB (nel caso di filtri a + 18 dB), + 18 dB (per + 9 dB) e + 6 dB (per + 3 dB). Come si nota abbiamo che nel filtro Costante il guadagno risultante è maggiore, questo perchè si necessita di avvicinare le frequenze Centrali con conseguente maggiore overlapping, e quindi anche maggiore distorsione, e soprattutto è un aumento del guadagno proporzionale, come da filtro, con evidente aumento proporzionale tra i + 3 dB e i + 9 dB in cui si ha uno sbalzo di + 12 dB, mentre nel caso Costante è di + 10 dB, quindi meno prevedibile ma molto vario in relazione al guadagno dato.

Fig. 20 (+ 3 dB)

Fig. 21 (+ 9 dB)

Fig. 22 (+ 18 dB)

A parità di Q linearizzando la risposta a + 3 dB, si necessità di avere le frequenze Centrali più distanziate, in quanto che il filtro Proporzionale a più bassi valori di guadagno ha una Bandwidth più ampia rispetto a parità di Q di un Costante. Questo però si traduce in un Ripple molto più marcato tanto più si da guadagno, e quindi lavora ancor meno lineare rispetto al Costante. Anche in questo caso è preferito linearizzare la risposta a – 3 dB, cosi da ottimizzare la curva di equalizzazione sulle 31 bande dell’equalizzatore Grafico, mantenendo più contenuti i vari ripple.

n.b. In considerazione di quanto appena visto è quindi sempre bene lavorare con guadagni contenuti, riuscendo cosi a modellare più finemente la linearità della risposta dell’impianto audio, mantenendo cosi anche distorsioni di fase e di ampiezza a più basso valore. Se si necessità di maggiori livelli, probabilmente ci sono altri problemi legati al tipo di installazione, all’ambiente in cui il suono si diffonde, apparecchiature utilizzate ecc… Il filtro Proporzionale è più utile nel caso di voler correggere ad alti guadagni Boost o Cut risonanze o effettuare curvature più ripide, oppure per effettuare curve di equalizzazione molto morbide a bassi valori di guadagno. Per tutti il resto è sempre meglio l’equalizzatore Grafico Costante.

In utilizzo di un filtro Asimmetrico come il Butterworth, e sempre come ormai capito linearizzato a + 3 dB o varianti a bassi valori di guadagno, segue i principi precedentemente visti, solo Costante in Boost e Proporzionale in Cut, lavorando in questo caso meglio per ridurre in modo preciso risonanze indesiderate ed allo stesso tempo, equalizzare in Boost linearmente.

Fig. 23 (+ 3 dB)

Fig. 24 (+ 9 dB)

Fig. 25 (+ 18 dB)

Il filtro Butterworth pur essendo teoricamente il filtro con maggiore linearità avendo un picco praticamente nullo in Boost, come visto nel precedente articolo, è quello meno utilizzato, in quanto che come si vede dai grafici di figura 23 – 24 – 25 in cui la linearità della risposta è come sempre preferibile a bassi valori di guadagno, si nota come vi sia una risonanza sempre più marcata e ad ampia Bandwidth tanto più guadagno si da. Al contrario linearizzandola ad alti valori di guadagno si avrebbero degli evidenti Comb Filter ad ampia Bandwidth. Mentre in Cut come precedentemente visto si comporta tale e quale ad un filtro Proporzionale.

Vediamo ora come si comportano questi filtri quando lavorano in Boost e Cut contemporaneamente, avendoli prima opportunamente linearizzati a bassi valori di guadagno.

Fig. 26 (Costante +/- 3 dB)

Fig. 27 (Costante +/- 9 dB)

Fig. 28 (Costante +/- 18 dB)

Fig. 29 (Proporzionale +/- 3 dB)

Fig. 30 (Proporzionale +/- 9 dB)

Fig. 31 (Proporzionale +/- 18 dB)

Fig. 32 (Asimmetrico +/- 3 dB)

Fig. 33 (Asimmetrico +/- 9 dB)

Fig. 34 (Asimmetrico +/- 18 dB)

Guardando i vari grafici in overlapping di più filtri l’uno in lavoro opposto all’altro, nel caso del Proporzionale il livello di Boost o Cut dato viene mantenuto costante alla frequenza Centrale definita, tanto più preciso tanto più si da guadagno, questo perchè sempre meno banda va in sovrapposizione tra i vari filtri, mentre per il filtro Butterworth Asimmetrico questo avviene solo nel Boost come si potrebbe facilmente intuire. Nel caso del filtro Costante invece l’overlapping medio è mantenuto costante e per questo tanto più guadagno si da e tanto più differenza c’è tra il valore di guadagno dato e quello realmente processato dalla curva complessa risultante, per cui per avere un Boost e Cut a livello adeguato è necessario dare un maggiore guadagno rispetto all’utilizzo dei filtri Proporzionali e questo si traduce in maggiore rumore e sfasamento.

Per questo se si necessità di dare un elevato Boost e Cut con filtri che lavorano su frequenze prossime, quindi in overlapping, può in certi casi essere più utile e qualitativo utilizzare un filtro Proporzionale. Mentre a più bassi livelli i due filtri si comportano in modo molto simile, per cui scegliere quello che più copre in modo preciso la curva di banda desiderata. Di contro il Proporzionale ha un andamento della curva di overlapping molto più ondulato rispetto a quella Costante e Asimmetrica, per questo per certe tipologie di equalizzazione può risultare non preciso. Per il filtro Asimmetrico si viene a generare una curva caratteristica utile in caso si necessiti di curvatura di questo tipo, che risulta anche essere la più pendente, quindi se si necessità di ripidi cambi di curva i filtri Asimmetrici e Butterworth e/o per il contesto digitale Flat Top sono senz’altro la soluzione migliore.

Come si vede dai vari esempi, gli estremi di banda sono quelli meno influenzati dai ripple delle curvature dei filtri, in quanto non ve ne sono altri vicino (quindi si parla dei filtri di estrema banda, il 1° e l’ultimo, ed in cui la curvatura è tendente a quella del singolo filtro, spesso vengono introdotti filtri passa-banda che limitano la banda passante ad esempio a 20 Hz – 20 KHz, a secondo del range di frequenze in cui lavora l’equalizzatore, cosi da minimizzare gli artefatti introdotti al di fuori della banda utile, introducendo però a loro volta un livello di distorsione, che comunque è tarato per essere più contenuto rispetto a quello medio dato dai filtri.

Gli esempi fatti sono in amplificazione, ma per i filtri Simmetrici la stessa cosa è valida anche in attenuazione solo con minori livelli di rumore e distorsioni, rapportati sempre al tipo di filtro utilizzato.

Come vedremo a livello Software se non con emulazione della controparte analogica, come accade spesso negli equalizzatori digitali, la scelta della frequenza centrale e della sua pendenza e tipo di filtro, è lasciato all’utilizzatore, e per cui è necessaria un’approfondita conoscenza della strumentazione per non creare ancora più distorsioni e rumore invece che correggere positivamente la risposta in frequenza dell’impianto audio, e per cui la presenza di un analizzatore di spettro e curva risultante dall’interazione dei vari filtri risulta ancora più importante.

Equalizzatore M/S

La tecnica M/S o Mid/Side è una procedura che analizzeremo meglio quando parleremo di Mixaggio audio e ripresa microfonica, con la quale è possibile separare da un segnale audio stereo la sua parte centrale Mid e sua parte laterale Side, che insieme compongono lo spettro audio Stereo e processare il segnale in modo indipendente.

Il primo produttore di un equalizzatore Hardware MS è Clariphonic non chè uno dei primi a proporre circuiti di equalizzazione Parallela come vedremo più avanti.

E’ anche detto Equalizzatore Spaziale, perchè è in grado di lavorare appunto sia sulla parte centrale che su quella laterale di un programma musicale stereo.

A livello Analogico Hardware per lo più Outboard è molto poco diffuso (fig. 35), utilizzato per lo più nel Broadcast e Radio, per migliorare l’intelligibilità della stereofonia rivitalizzando gli effetti, l’aria, la profondità e la separazione tra il canale L ed R di un programma musicale stereo, questo perchè le interferenze radio ed i sistemi di ascolto non professionali del consumatore medio tendono a ridurre queste proprietà dell’audio in riproduzione.

Fig. 35

Come si nota guardando la figura 35, a livello Analogico Hardware sono per lo più processori Enancher, Vitalizer, che analizzeremo più avanti nel corso di questa trattazione. In pratica non sono veri e propri equalizzatori con filtri Cut Out, Shelving, Parametrici, con cui è possibile decidere frequenza e guadagno, ma lavorano con filtri già tarati per lavorare su bande di segnale precise tale da enfatizzare o ridurre un tipo di sensazione sonora percepita, quindi percepire una maggiore o minore presenza, una maggiore o minore pienezza, un maggiore o minore suono tagliente o corposo ecc.., e spesso per ottenere un processamento più efficace lavorano in parallelo con un circuito di processamento dinamico che come vedremo quando parleremo di processori dinamici aiuta a far risaltare porzioni di banda e tonalità, armoniche e risonanze, ecc…

Il processore Analogico Hardware M/S codifica il segnale stereo all’ingresso e lo processa su due canali separati M/S, quindi in questo caso di figura 43, la sezione di destra processa il segnale M mentre la sezione speculare (con stessi identici parametri) di sinistra il canale S.

Per quanto riguarda la codifica, per ottenere il segnale M si va a sommare la parte L con la parte R (L+R), cosi facendo tutte le componenti stereo che risulteranno nel mix con fase invertita subiranno un attenuazione in quanto che si va a sommare fase ed ampiezza e se queste combaciano con fase opposta ci sarà un livello di attenuazione proporzionale allo sfasamento, fino ad attenuare completamente il segnale audio portandolo a 0 per valori di interferenze in opposizione di fase (-180° con 180°).

Questo si traduce in un annullamento quasi completo della parte di segnale più esterna (dipende molto dalla forma dello spettro audio stereo, e tanto più è stereo ed ampio e tanto maggiore effetto di cancellazione ci sarà, ma questo dipende sempre dal tipo di mix che si va a fare, in quanto che può non essere ricercata una cosi ampia stereofonia). Si ottiene cosi la sola parte mono M (percepita centrale), in cui c’è il mix mono già presente nel segnale L ed R più la somma in fase dovuta dalla codifica L + R, e questo porta ad un leggero aumento di sensibilità che poi l’adeguata circuiteria di codifica va a considerare riportando il segnale allo stesso livello di ingresso prima della codifica, cosi da avere sempre un livello di segnale di riferimento, non alterato dal processo, che in alcuni casi si può tradurre anche in distorsione (fig. 36).

Fig. 36

La parte S invece la si ricava sottraendo R ad L (L – R), girando di fase uno dei due canali e poi sommandoli, si sottrae generalmente R, e cosi facendo si ottiene l’esatto opposto di quanto ottenuto per la parte M, cioè tutti i segnali mono e con stessa fase tra L ed R vengono completamente annullati, mentre per valori intermedi subiscono una proporzionale attenuazione. Mentre quelli con minima differenza di fase rimangono proporzionalmente invariati, che in senso pratico sta a significare che rimane il contributo esterno di un segnale stereo, mentre attenuata è la percezione del suono centrale (fig. 37).

Fig. 37

In figura 38 un esempio di come lavora il segnale M/S in relazione ad L-R in un segnale stereofonico.

Fig. 38

Dalla codifica M/S, a livello percettivo (in considerazione di un ascolto stereo o binaurale) M ha un’estensione che è pari alla metà di S, che è esattamente come si dividono lo spettro L ed R.

A livello di uscita, quindi prelievo del segnale processato M/S per essere poi indirizzato verso nuovo routing fino all’amplificazione finale e diffusione sonora per l’ascolto, questo è sempre L – R, perchè l’ascolto stereo è sinistro (L) e destro (R), non esiste un ascolto M/S, in quanto che le nostre orecchie percepiscono il suono nel suo complesso, quello che arriva all’orecchio di sinistra (L) e quello che arriva all’orecchio di destra (R), e non una separazione tra la parte centrale e quella esterna. M/S è solo il metodo di processamento del segnale audio. Per fare questo il processore M/S possiede un decodificatore che invia i segnali di M ed S sia all’uscita L che R, e per cui poi le nostre orecchie percepiranno il suono L – R cosi modificato (fig. 39) avendo come visto la stessa estensione.

Fig. 39

n.b. La qualità del decodificatore è molto importante tale che da non creare sfasamenti ed interferenze durante la somma di M + S, ma mantenga la corretta estensione di entrambi i canali correttamente bilanciati sui canali L ed R.

n.b. Per chiarezza la fase di Decoding del segnale M/S per ottenere L-R è M+S per il canale Right (R) e M+(-S) per il canale Left (L), quindi per il Left va invertita la polarità del S.

Tutto questo è eseguito internamente in modo automatico dal circuito di codifica di cui dispone questo processore, ma come vedremo quando parleremo di tecniche microfoniche, il segnale M/S è ottenibile anche in fase di ripresa microfonica, quindi si ottiene il contributo M ed S pronto per essere processato con un normale equalizzatore e gestito ad esempio da un mixer audio, in cui in questo caso saranno necessari 3 canali, in quanto che è ottenuto attraverso l’utilizzo di un microfono cardioide od omnidirezionale ed uno bidirezionale in apposita configurazione (che vedremo in altri argomenti). Il risultato è quello di avere un segnale M dal microfono cardioide od omnidirezionale nel cui processamento stereo il segnale è mantenuto centrale, quindi di uguale intensità per le uscite L ed R di un ascolto stereo, ed un segnale S da quello bidirezionale, quello S però perchè si comporti come tale è necessario sdoppiarlo, invertirlo di fase e gestirlo su canale separato cosi da poter posizionare i due canali verso l’ascolto stereo, uno verso L ed uno verso R, ottenendo cosi la piena estensione stereofonica, mentre se mantengo centrale quindi con stessa intensità tra L ed R anche l’S, non ottengo lo stesso risultato, quanto invece più confuso (fig. 40).

Fig. 40

Lavorando con il bilanciamento dei livelli da mixer audio, avendo il segnale M ed S realizzato separatamente da ripresa microfonica, non c’è necessità di bilanciare il livello di M per un aumento del livello da somma di L + R, quanto più in questo caso ci si concentra sul mix in modo da rendere più o meno presente la parte M rispetto alla S e viceversa, non chè bilanciare il contributo di S tra L ed R.

n.b. Generalmente per avere lo stesso livello energetico tra M ed S questo dipenderà molto dal tipo di PAN utilizzato, che come vedremo meglio quando parleremo di Mixer Audio, questo generalmente pone in attenuazione di circa 6 dB il segnale audio quando posto in centro. Questo per compensare l’aggiunta di un secondo diffusore (in un ascolto L – R), e qundi acusticamente un incremento di 6 dB di livello. Avendo M in mezzo e S agli estremi L ed R la differenza di segnale audio non verrà percepita, se si ci sono probabilmente problemi sui cavi, ingressi del mixer audio, altro. Esistono però PAN che non attenuano il segnale in posizione centrale e per questo sarà quindi necessario abbassare M di – 6 dB (più qualitativo), o altare S di + 6 dB (meno qualitativo).

In questo caso quindi non si utilizza il processore equalizzatore M/S visto in figura 35 in quanto che andrebbe a codificare il già segnale M/S creando solo maggiore colorazione ed interferenze di fase, mentre è più adatto come visto in codifica di un segnale L/R. Ed in questo caso non serve la Decodifica in quanto il segnale è direttamente inviato verso le uscite L ed R di ascolto.

n.b. Stesso discroso se lavoriamo direttamente su DAW.

A livello Software invece grazie alle potenzialità dei singoli Plugin, ed ad un più semplice ed immediato utilizzo, che siano per DAW o integrati nei mixer audio digitali, sono molto più diffusi, e gli equalizzatori presentano spesso la possibilità di scegliere se utilizzare l’equalizzatore stereo come normale processore L-R o come M/S, od in certi casi entrambi contemporaneamente, e decidere poi a livello di filtro attivato se farlo lavorare su L o R o L-R oppure su M o S o M/S (fig. 41).

Fig. 41

Come si vede da figura 41 nelle impostazioni dell’equalizzatore ma può variare in base al Plugin, oppure può essere un equalizzatore Software con sola funzionalità di equalizzazione M/S, è possibile scegliere se utilizzare un processamento del segnale stereo in M/S o L-R.

Fig. 42

Come si vede da figura 42 sono veri e propri equalizzatori che presentano i filtri visti in questa serie di articoli, selezionabili in frequenza, guadagno, Q ed in tutti i loro possibili parametri, ma se ne possono trovare anche in emulazione a quelli analogici, o sempre in riferimento ad Enancher, Vitalizer, ecc.. quindi come vedremo più avanti processori atti a rivitalizzare l’audio o introdurre particolari colorazioni o ancora correggere eccessiva tonalità, con ad esempio l’utilizzo di un De-Esser in modalità M/S per attenuare l’eccessiva presenza di sibilanti sulla parte M dello spettro audio.

In questo esempio di equalizzatore in figura 42 impostato per lavorare in modalità M/S è quindi possibile processare in modo simultaneo su M/S, oppure selezionare il canale desiderato M (pallino verde riga bianca), o S (pallino rosso riga blu) e processare con il filtro desiderato su quel canale. In questo caso poi tornando su di un processamento M/S contemporaneo, a livello grafico è possibile visualizzare sempre la presenza dei vari filtri che lavorano su M ed S in modo indipendente ed il loro stato, ed è anche possibile modificarne le caratteristiche senza che questi cambino il metodo di processamento, cioè che da singolo canale passino ad entrambi i canali contemporaneamente, ma rimangono a processare M ed S in modo separato. I nuovi filtri attivati in questa sezione andranno invece a lavorare su entrambi i canali contemporaneamente.

n.b. Stesso discorso se si lavora in L-R.

n.b. Esistono anche Plugin che lavorano solo come Encoder e/o Decoder (su Plugin Separati o stesso Plugin che può fare doppia funzione singolarmente), ai quali va caricata la traccia stereo per Encoder e traccia M/S per Decoder. Se inseriamo l’Encoder questo trasforma il segnale audio L-R in M/S sulla traccia Stereo inserito, e per cui poi è possibile i vari processori per il processamento. Alcune DAW possiedono già tracce dedicate al processamento M/S per cui basta solo convertire la traccia L-R in M/S. Se poi vogliamo riportare il segnale M/S ad L-R per successivi processi allora inseriremo alla fine della catena il Decoder che provvede a riportare il segnale a livello L-R (il quale trasforma la traccia audio nuovamente in stereo, dal punto in cui è inserito in giu, oppure in certi casi è possibile farlo indirizzando l’uscita processata M/S verso un nuovo BUS su cui poi viene caricato il Decoder, ma come detto se non necessario possiamo già mixare in L-R verso l’impianto audio.

Nel caso di equalizzatore Software il processamento è tutto a livello digitale, in cui un dedicato algoritmo effettua in modo immediato la stessa procedura vista per il caso Analogico Hardware.

Che sia Hardware o Software il principio rimane lo stesso:

Processare su L-R contemporaneamente o su M/S contemporaneamente non cambia nulla, è sempre sul segnale stereo che si va a processare, mentre le cose cambiano se si processa su M o S in modo indipendente. Processare su L-R in modo separato ma anche contemporaneamente si lavora sempre sia sulla parte M che S, in quanto che come visto il Mid e Side sono una trasposizione di fase ed ampiezza dei due segnali stereo L ed R, per cui sia L che R avranno un relativo contributo energetico sia in M che in S.

Ad esempio se do guadagno alle medio-alte frequenze in L-R per avere maggiore chiarezza ad esempio su di una voce registrata e/o mixata in mono, ma la stessa cosa vale per un equalizzazione indipendente, avrò un aumento della chiarezza sia della parte di suono percepita in mezzo, che di quella laterale in cui ad esempio può esserci il maggiore contributo di un effetto stereo o fondamentali di strumenti registrati e/o mixati in stereo, subendo di conseguenza anch’esso/i di una maggiore chiarezza, ma questo potrebbe essere non voluto. Per poter aumentare la chiarezza della voce, senza andare ad alterare anche la tonalità della parte più esterna di uno spettro stereo, con conseguente colorazioni anche di altri strumenti ed effetti, è necessario processare solo sulla parte M. Stesso discorso per la parte S, ad esempio enfatizzando le alte frequenze per dare aria all’effetto e aumentare i valori armonici degli strumenti acustici registrati in stereo cosi da dargli un’immagine più estesa e chiara, lavorando sull’S e non sull’M è cosi possibile processare correttamente senza alterare ad esempio le armoniche della voce registrata o mixata invece mono, le quali armoniche andrebbero ad esempio ad enfatizzare solo le sibilanti, per cui poi sarebbe necessario introdurre un nuovo equalizzatore o De-Esser per ridurle, con tutte le distorsioni ed interferenze tra M ed S del caso.

Rispetto ad un normale equalizzatore quello M/S è in grado più efficacemente di stringere od allargare l’immagine stereo percepita di un mix o singolo strumento musicale registrato e/o mixato in stereo (lavora in orizzontale). Questo perchè appunto può lavorare nello spazio del programma musicale senza essere legato al canale L o R, mentre il normale equalizzatore lavora solo sul canale, potendo definire la sola altezza con più o meno livello energetico (lavora in verticale). Di contro l’equalizzatore M/S non è efficace a livello puramente correttivo (e qui rientra anche la sua poca efficienza in utilizzo al posto di equalizzatori Grafici per la linearizzazione degli impianti audio), in quanto che risonanze, e colorazioni indesiderate dello spettro sono estese su tutto lo spazio musicale L ed R.

Per questo è sempre da considerare con un utilizzo Post equalizzatore classico, o comunque se utilizzato, lavorare sia su M che su S contemporaneamente per la correzione tonale dovuta e poi lavorare in modo indipendente su M ed S per rifinire presenza, estensione, ri-vitalizzazione, in enfasi od in attenuazione secondo il suono ricercato, e anche per questo motivo a livello Hardware è utilizzato per lo più come Enancher e Vitalizer, e per questo a livello Hardware è sempre bene inserirlo all’interno della catena audio, dopo il normale equalizzatore (fig. 43).

Fig. 43

Anche per l’equalizzatore M/S Software vale il discorso di non utilizzarlo in modalità M/S quando si ha già il segnale di base da processare in M/S, (a meno di non utilizzarlo in contemporanea essendo come visto uguale ad utilizzarlo in contemporanea L-R), altrimenti si va solo a distorcere la tonalità e fase non più ben bilanciata nello spettro audio stereo.

Essendo l’equalizzatore Digitale un processore matematicamente perfetto, la procedura di uguale misura tra utilizzare il processamento L – R o M/S è identica ma lo stesso non si può dire per l’Hardware Analogico in cui invece la presenza di un circuito di codifica altera la risposta del segnale audio per le sue intrinseche distorsioni e sfasamenti, ma come detto non si presenta quasi mai come equalizzatore classico, quanto più se si processa il segnale audio M/S in modo nativo, quindi da ripresa microfonica in cui avendo già 3 canali codificati, sarebbe necessario per una simulazione di un processamento L – R dare la stessa equalizzazione su tutti e 3 i canali, ma in contesto analogico come sappiamo diversi equalizzatori possono dare prestazioni diverse, e processando il segnale su 3 canali differenti si possono avere 3 differenti valori di sfasamento e distorsione, se pur teoricamente in considerazione di un mixer audio, tarati per essere identici.

Equalizzatori Digitali

Gli equalizzatori digitali presentano una qualsiasi circuiteria di filtro vista per gli equalizzatori attivi (CutOut, Resonant, Shelving, Peaking, ecc..), e sono sempre sotto forma di algoritmi atti ad emulare reali filtri attivi e/o passivi, controllati e gestiti da software dedicato, quindi lavorano dopo la conversione A/D. Solo che come vedremo, a differenza di quelli puramente software, dedicati non ad equalizzatori hardware ma ad essere inseriti e controllati all’interno di DAW, hanno spesso molte più limitazioni, tendono a definire le classiche impostazioni che si trovano nei filtri attivi, mentre in quelli software come vedremo ogni filtro è spesso molto più personalizzabile.

Un equalizzatore Digitale (fig. 44) e quindi anche Software in quanto che l’equalizzatore non è altro che l’Hardware con il Software equalizzatore integrato, che è quello che dialoga direttamente con il processore per creare un connubio tra interfaccia grafica e parametri di controllo ed operazioni matematiche derivate dagli algoritmi di cui dispone e che dialoga direttamente con le circuiterie di conversione A/D – D/A, Chip del processore sia CPU che GPU, è quel processore che lavora sul segnale audio dopo la conversione da dominio analogico a digitale.

Fig. 44

Quindi in un equalizzatore Digitale e Software il segnale audio è elaborato numericamente e tanto più l’algoritmo del processore è sofisticato e di qualità e tanto più preciso sarà il processamento, con meno errori e quindi meno distorsioni.

Fig. 45

Come si vede in figura 45 (ma ripeto analizzeremo meglio quando parleremo di audio digitale), il segnale analogico è una forma d’onda lineare con precisione infinitesimamente piccola, mentre il segnale audio digitale è una forma d’onda scalettata, atta a simulare la forma dell’onda analogica. Ogni scalino rappresenta un campione che è stato preso dall’onda analogica e convertito in digitale. Più la forma dell’onda è scalettata e meno campioni significa che sono stati prelevati, e più ci saranno distorsioni ed anche l’equalizzatore lavorerà di conseguenza male, al contrario tanti più scalini quindi campioni saranno prelevati e tanto più la forma dell’onda digitale ricorda quella analogica e tanto più di qualità sarà il segnale audio e tanto meglio lavorerà anche l’equalizzatore Digitale e Software (fig. 46 – 47).

Fig. 46 (44.1 KHz)

Fig. 47 (96 KHz)

Come si vede dalle figure 46 e 47 il campionamento a 44.1 KHz offre una maggiore scalinatura rispetto al campionamento a 96 KHz in comparazione con la stessa onda analogica.

Come si nota con un più attento sguardo, pur essendo la stessa sinusoide campionata, quella a 96 KHz sembra avere una larghezza di banda più stretta tra il picco ed il successivo Dip, questo è indice che campionare a bassi valori porta anche ad un aumento delle distorsioni del Pitch musicale, quindi distorsioni tonali, non correggibili con l’equalizzatore ma con altri processori che vedremo in altre argomentazioni, solo che in considerazione di utilizzo di un equalizzatore, questo se il processamento coincide con la nota distorta, può andare ad accentuare o deviare in attenuazione il tono cosi distorto rendendolo ancor di più difficile risoluzione.

n.b. Come si può intuire, a livello teorico la forma d’onda digitale pur anche prelevando un numero sempre maggiore di campioni, non riuscirà mai ad essere uguale a quella analogica che invece è una curva continua. Il problema delle maggiori distorsioni in dominio analogico sono come già spiegato in altri articoli e come vedremo anche in argomento audio digitale, legati alle distorsioni introdotte dai componenti reali di cui sono composti e connessioni tra più apparecchiature analogiche.

Le distorsioni di un equalizzatore Digitale sono derivate essenzialmente dagli errori matematici fatti dall’algoritmo di processamento e come vedremo lungo questa trattazione, tanto più il processore riesce a lavorare con un campionamento e quantizzazione elevata e tanto più preciso, avendo più campioni di riferimento riesce a lavorare.

Un equalizzatore che lavora a 48 KHz / 24 Bit è più scadente di uno che riesce a lavorare a 96 KHz / 64 Bit. Errori in fase di quantizzazione (Bit) impoveriscono la dinamica del segnale audio processato, mentre errori di campionamento (KHz) impoveriscono la forma d’onda e quindi introducono distorsioni e sfasamenti, come precedentemente visto.

n.b. La quantizzazione definisce la precisione del livello di tensione da dare ad ogni campione, altrimenti il segnale campionato sarebbe piatto e quindi silenzio. Per creare una corretta sinusoide ogni campione deve essere portato al livello di tensione uguale a quello dell’onda analogica. Per questo lavorare con una risoluzione più alta, quindi avendo più campioni, consente anche di minimizzare il margine di errore del quantizzatore, consentendo di ottenere una migliore dinamica a parità di livello di quantizzazione.

Come vedremo lungo il corso di questa trattazione ma ancora meglio quando parleremo di audio digitale, anche utilizzare più software equalizzatori, ma in generale più software di processamento porta a possibili errori e quindi distorsioni.

E’ lo stesso discorso in un contesto analogico collegando più processori analogici sfruttando le connessioni di uscita ed ingresso dei vari processori, come vedremo per questo caso degli equalizzatori più avanti, solo che in contesto Hardware Digitale le distorsioni sono molto più limitate, e presenti soprattutto a livello di connessione digitale, quindi collegando digitalmente più processori, ma ancor più in collegamento di processori digitali con uscite analogiche, in cui si introducono i rumori e distorsioni caratteristiche del dominio analogico in somma a quelle dei convertitori A/D e D/A. Mentre a livello Software quindi inserendo più software o Plugin in cascata le maggiori distorsioni avvengono sempre tra Out ed In soprattutto se Plugin differenti hanno risoluzioni differenti, basta avere anche un solo Plugin ad esempio che lavora a 24 Bit ed il restante tutto a 64 Bit, per avere un impoverimento del segnale audio digitale con dinamica da 24 Bit. Per quanto riguarda il campionamento invece generalmente se il Plugin non è in grado di lavorare a quella risoluzione c’è un errore e lo stesso non viene caricato (fig. 48 – 49).

Fig. 48

Fig. 49

Guardando la figura 48 e 49 è quindi consigliato rimanere in dominio digitale per più tempo possibile (ottenendo cosi un livello, di distorsione molto più basso), e lavorare sempre alla più alta risoluzione possibile, e come vedremo nel corso di questa trattazione, è bene convertire in digitale all’inizio della catena audio e riconveritre in analogico alla fine, con meno conversioni analogico-digitali possibili, in quanto che sono la causa di maggiori distorsioni lungo una linea audio ibrida tra analogico e digitale. Mentre a livello Software è sempre bene utilizzare solo i Plugin strettamente necessari, e non utilizzare più Plugin per avere poi lo stesso risultato che si otterrebbe con uno, cercando in oltre di mantenere stabile la più alta risoluzione possibile.

n.b. All’interno degli Hardware Digitali i Plugin Software sono già tutti ottimizzati per lavorare alla corretta risoluzione, mentre in contesto DAW in cui è possibile inserire Plugin a piacimento, semplicemente installandoli sul proprio PC, questi verranno o meno caricati se compatibili sia con la DAW che con la risoluzione del file audio da processare.

A livello di processore digitale, quando questo è contenuto all’interno di Hardware come può essere un equalizzatore Outboard o Mixer Audio, non è detto che il campionamento e quantizzazione in cui lavora l’Hardware sia anche quello in cui lavora l’equalizzatore a livello Software, questo perchè all’interno di un percorso di segnale digitale, è possibile lavorare con diversi valori di quantizzazione e spesso anche effettuare sovra campionamenti, prima del processamento, per poi ritornare ai livelli di campionamento in cui lavora l’Hardware prima dell’uscita digitale o analogica da conversione D/A, altrimenti non funzionerebbe o ci sarebbero solo distorsioni e sfasamenti del Pitch.

n.b. Anche nei mixer audio digitali è consigliato abilitare e quindi lavorare con i processori necessari, in quanto che più se ne attivano e più il processore viene appesantito, riducendo le prestazioni dell’Hardware stesso.

Il processamento in dominio digitale come vedremo meglio quando parleremo più in specifico di Audio Digitale, consente di operare sul segnale audio molto più precisamente rispetto alla controparte analogica, ed in cui come già diverse volte accennato il livello di distorsione e sfasamento è molto più contenuto.

Un equalizzatore digitale può considerarsi un tipo di processore che lavora quasi in modo trasparente, fino ad una completa trasparenza per i modelli più sofisticati (il chè indicata zero sfasamento e impercettibili livelli di distorsione), per cui si sceglie di utilizzare l’uno piuttosto che l’altro in base ai filtri di cui dispone, alle curve in grado di realizzare (molto più complesse ed articolate rispetto a quelle analogiche, in quanto che si presentano sia emulazioni di filtri analogici che del tutto nuovi filtri digitali, molti dei quali in ogni caso già analizzati in questa serie di articoli come il filtro DMG ed il Flat Top, oltre che poter lavorare con pendenze molto più ripide fino anche a Q 50 ed in certi casi Q 99), mentre le maggiori colorazioni del segnale audio, sono derivate dai convertitori A/D e D/A e loro problematiche, che analizzeremo in argomenti dedicati e per questo si tende a scegliere l’equalizzatore che offre le migliori prestazioni dinamiche e di risposta in frequenza ed altre caratteristiche tecniche che vedremo, condizionate prevalentemente dai convertitori.

Per quanto riguarda i variatori di frequenza e potenziometri, quelli degli equalizzatori Software Digitali, se non emulatori analogici possiedono risoluzioni molto maggiori, per i variatori di frequenza (e come vedremo meglio quando parleremo di caratteristiche tecniche degli equalizzatori), è possibile regolare la frequenza desiderata per step di 0,001 Hz, quindi è possibile scegliere ad esempio 1.000 Hz ma anche 1.001 Hz. Per il Fattore Q, step nell’ordine di 0,01, mentre per i potenziometri generalmente questi seguono sempre le caratteristiche di quelli Analogici in quanto che in ogni caso dare un guadagno sopra ai +/- 12 dB identifica sempre un problema maggiore di altra natura, ma comunque per scopi più che altro creativi è possibile trovarne anche a +/- 30 dB.

PEQ vs VEQ

Negli equalizzatori Digitali soprattutto quelli integrati in mixer audio, è spesso possibile scegliere tra un equalizzatore Parametrico PEQ ed uno VEQ, quello PEQ o Parametric Equalizer è il classico equalizzatore parametrico come da teorie precedentemente viste che può generalmente essere Constant o Proportional, mentre quello VEQ o Vintage Parametric Equalizer, simula una tipologia di equalizzatore analogico, generalmente con curve più morbide rispetto a quelle PEQ a parità di Q, e con anche la conseguente maggiore introduzione di armoniche di distorsione.

Equalizzatore Paragrafico

Un equalizzatore Paragrafico è un tipo di equalizzatore Digitale e Software e come dice la parola stessa si presenta come un mix delle proprietà dell’equalizzatore Parametrico e di quello Grafico precedentemente visti. In questo caso però è possibile variare la frequenza Centrale e volte anche il Q (fig. 50).

Fig. 50

Un qualsiasi equalizzatore Software che sia in un Hardware Digitale (fig. 47) o come Plugin per DAW (fig. 51), è se non emulatore di un equalizzatore analogico, un Equalizzatore Paragrafico.

Fig. 51

Gli equalizzatori Paragrafici, avendo la possibilità di decidere in pieno controllo l’andamento di curvatura dei filtri, sono generalmente composti da un numero di filtri più limitato, generalmente massimo 12 con i quali è possibile realizzare le più svariate curve, utilizzabili sia per la correzione dello spettro di strumenti musicali che come equalizzatore per la linearizzazione degli impianti audio, ma, come anticipato per gli equalizzatori Grafici è necessaria avere una profonda conoscenza dei filtri che si vanno ad utilizzare, ed in questo caso è presente quasi sempre la curva risultante dall’interazione dei vari filtri, con a volte anche la presenza di un analizzatore di spettro cosi da facilitare l’impostazione dei filtri stessi secondo le esigenze.

Programmable vs Manual

Per equalizzatore Manuale si intende un qualsiasi equalizzatore visto in ambito analogico in cui tutte le impostazioni dei filtri sono fatte manualmente attraverso i variatori di frequenza, Q e potenziometri, e per cui ogni filtro presenta il suo variatore, il suo Q ed il suo potenziometro.

Per equalizzatore Programmabile si intende l’equalizzatore in cui le modifiche possono essere modificate a piacimento senza che queste siano perse ma richiamabili in qualsiasi momento. E’ definito programmabile un equalizzatore i cui i controlli di cui dispone sono multifunzione e programmabili per le diverse funzioni.

Con l’esempio di figura 52 il Knob rotativo Gain/Data lavora sul Boost e Cut di una qualsiasi frequenza selezionata, questo è un esempio di equalizzatore programmabile, in cui da un unico controllo è possibile variare i parametri di più filtri e a volte anche di più controlli.

Fig. 52

Questo è possibile come vedremo nel corso di questa trattazione, negli equalizzatori Digitali e Software, con cui si può salvare e modificare preset di equalizzazione, cosi ad esempio da comparare diverse equalizzazioni in tempo reale e scegliere quella più adatta o che si avvicina di più a ciò che ricerchiamo, oppure per effettuare automazioni di snapshot, per cambiare equalizzazione in tempo reale durante l’esecuzione di una performance live. Memorizzare preset di equalizzazione è anche utile per non perdere la curva di equalizzazione una volta spento il processore, in quanto che in analogico la posizione dei vari controlli rimani li fino a che non li si modifica manualmente, ma in Digitale e Software una volta spento il processore o la DAW su cui gira il Plugin, questa viene persa, anche se nei più recenti viene memorizzato l’ultimo stato in cui si trovava. Rispetto a quelli manuali sono utili anche dal punto di vista del cambio o reset del mixer audio, in quanto che come vedremo meglio in altre argomentazioni, quando si lavora su di un mix in un mixer audio Analogico e poi si passa ad un altro Mix, può in certi casi essere utile resettare tutte le impostazioni e ripartire da zero. In contesto manuale questo processo è da fare manualmente (e questo richiede tanto più tempo quanto più equalizzatori da resettare ci sono), ed in caso si voglia riprendere l’equalizzazione è necessario prima scriversela, farsi una nota del preset su fogli di carta, appositi Sheet o dove lo si voglia, mentre in contesto Programmabile come il caso dei processori Digitali, è possibile in modo rapido ed immediato, effettuare un reset, salvare e richiamare preset.

Serial vs Parallel Eq.

Raramente ritrovabile negli equalizzatori Analogici, quanto più spesso invece presente in quelli digitali per la semplicità di realizzazione, anche se non molto diffusi negli equalizzatori standard quanto più in quelli dinamici che vedremo più avanti, gestendo in modo univoco sia il reparto tonale che dinamico, come vedremo nel corso di questa trattazione, è possibile identificare due categorie di processamento, quella Seriale e quella Parallela.

Quella Seriale identifica un processo lineare per cui il segnale entra nell’equalizzatore ed in uscita abbiamo il segnale processato (fig. 53).

Fig. 53

Quella Parallela identifica un processo appunto parallelo in cui il segnale una volta all’ingresso dell’equalizzatore viene diviso (e qui la circuiteria analogica introduce rumore, sfasamenti e distorsione, soprattutto se non correttamente bilanciato, perdendo come già visto in altri argomenti 6 dB di segnale, recuperati con l’introduzione di un trasformatore o meglio amplificatore per una circuiteria attiva, mentre in digitale si riesce ad effettuare una copia perfetta). Una volta diviso una copia è quella che andiamo a processare e l’altra viene inviata direttamente ad una matrice di mix. Attraverso i controlli della matrice è possibile bilanciare il corretto rapporto tra suono processato e suono non processato (e qui il circuito analogico introduce ulteriori distorsioni soprattutto di fase, mentre quello digitale dopo opportuno ritardo di fase che intercorre tra il suono processato e quello non processato viene perfettamente accoppiato), (fig. 54).

Fig. 54

Il percorso Parallelo è un processo leggermente più pesante rispetto a quello Seriale e per questo soprattutto gli equalizzatori Software più scadenti non ce l’hanno, nemmeno molti degli equalizzatori integrati nei mixer audio soprattutto quelli di più piccola taglia, mentre più diffuso nei Plugin per DAW (fig. 55).

Fig. 55

n.b. In caso di equalizzatore dinamico, è possibile utilizzarlo come equalizzatore Parallelo lasciando in Off la parte dinamica, o comunque non permettendo al segnale audio di superare la soglia cosi da essere processato.

La stessa funzione è possibile ottenerla avendo lo stesso segnale audio in copia su due canali separati di una DAW o mixer audio, in cui un canale viene processato dall’equalizzatore e l’altro canale lasciato DRY poi mixati verso comune uscita, ma in questo caso ci si gioca un canale, quindi farlo se lo si ha libero ed inutilizzato, e soprattutto qualitativamente è sempre meglio utilizzare un Plugin con questa funzione piuttosto che un doppio canale audio soprattutto se il segnale a monte è separato analogicamente, con conseguenti maggiori distorsioni. I mixer digitali moderni presentano tutti la possibilità di effettuare una copia del segnale localmente, quindi una perfetta copia digitale su più canali che è sempre più qualitativo che sdoppiare il segnale all’ingresso ed entrare su due convertitori A/D separati (anche stessi convertitori possono dare prestazioni differenti). Gestendo poi il livello di guadagno dei singoli canali, generalmente si va ad aumentare il livello del guadagno del canale processato, fino ad ottenere la tonalità desiderata, è così possibile definire il giusto mix.

Lavorare con un processamento parallelo a livello di equalizzatore, simula il funzionamento tipico di processori Enancher e Vitalizer, ma anche De-Esser, che appunto lavorano in Parallelo e che vedremo più avanti.

Il funzionamento di un processamento parallelo è tipo quello di un equalizzatore Asimmetrico, in quanto che nel mix tra i due segnali verrà mediata l’interferenza di fase e di ampiezza dei due segnali, creando una nuova curva complessa, con gli stessi principi visti per i filtri Asimmetrici.

A livello percettivo il suono risultante è un suono tonalmente sempre processato ma più morbido, quindi è un processamento meno invasivo, molto utile ed efficiente con piccole variazioni di guadagno in Boost e Cut, adatto per processare tonalmente strumenti e mix che richiedono di essere lasciati il più naturale possibile, agendo solo su frequenze critiche e per cui è necessaria una correzione. Vedremo meglio la sua applicazione quando parleremo di Tecniche di Equalizzazione.

Alcuni equalizzatori che lavorano in parallelo, come i Vitalizer ed Enancher in cui il processamento è solo quello parallelo e spesso non gestibile in percentuale rispetto a quello non processato, consento di smascherare parti di audio mascherate, risaltando ad esempio in un mix lo Snap eventualmente mascherato dal Punch per frequenze comuni in cui l’energia dell’una maschera a livello percettivo l’energia dell’altra (vedremo meglio Punch, Snap ed altro, quando parleremo di tecniche di equalizzazione, ma in parte già trattato in argomento Le Basi per Regolare la Dinamica di un Suono a Regola d’Arte).

DSP vs FPGA

A livello di processore, un equalizzatore digitale si contraddistingue in due categorie:

  • DSP
  • FPGA

Come già spiegato anche in altre argomentazioni e che vedremo in modo approfondito quando parleremo di audio digitale, la differenza principale tra i due processori è che il DSP processa in serie, mentre FPGA processa in parallelo.

Più che per un singolo processore la differenza tra i due la si nota soprattutto in utilizzo di più processori, quindi anche più canali audio e più Plugin.

Il DSP (Digital Signal Processing) consente di avere una maggiore potenza di calcolo ma meno precisione, e soprattutto una più alta latenza di processamento, dipendente dal numero di operazioni che gli si fa compiere, la cui latenza è la somma delle singole latenze di ogni operazione (i PC hanno tutti DSP e le DAW quindi anche Plugin e Software Stand Alone caricati su di essi subiscono dei pregi e limitazioni del DSP).

Fig. 56

Gli FPGA (Field Programmable Gate Array) consentono di avere una minore latenza rispetto ai DSP (garantendo quindi un migliore utilizzo dove la latenza è punto critico, soprattutto in contesto Live ed Editing come già detto più volte, ma anche avendo maggiore rapidità di calcolo, consentono anche di fare meno errori, in quanto che come vedremo meglio quando parleremo di audio digitale, il Buffer di memoria è meno impegnato, e quindi c’è meno perdita di dati), inoltre il tempo di processamento non dipende dal numero di operazioni eseguite, in quanto che in parallelo, quanto più limitato dalle potenzialità di calcolo di cui dispone. E’ un processore molto più stabile e preciso rispetto al DSP ma meno potente, in caso si necessiti di più potenza se ne usano di più, i cui processi sono divisi tra i vari processori FPGA (mixer audio, interfacce audio, convertitori audio, server dedicati, possono avere circuiteria di processamento FPGA e per questo è sempre bene utilizzarle al posto del PC quando possibile, il PC giusto come macchina per far girare la DAW, ma per processare Plugin, canali audio, routing In/Out sempre meglio utilizzare FPGA, anche i mixer audio digitale più prestanti ad oggi utilizzano processori FPGA).

Fig. 57

In più l’FPGA essendo programmabile può avere svariate funzioni, e a differenza del DSP che lavora sempre alla massima potenza ed esclusivamente su di uno specifico comando per cui è stato tarato, l’FPGA può essere indirizzato verso il qualsivoglia comando, quindi farlo lavorare su di un gruppo di processi, ma poi fargli eseguire le stesse operazioni su di un altro gruppo di processi, o tutti insieme, molto più versatile, e per cui anche l’energia è più correttamente distribuita, si autoregola cosi da non utilizzare tutto il suo potenziale se questo non è necessario, il che garantisce anche un risparmio energetico, una vita più lunga e riesce ad ottenere elevate prestazioni con meno energia, e da qui anche la maggiore qualità nel processamento (per tanti fattori che vedremo in altre argomentazioni). In termini pratici l’utente non deve programmare nulla (già fatto tutto in fase di assemblamento dal costruttore), ma semplicemente in base alle operazioni di Routing, di attivazione dei vari processi, ecc.. il processore si auto regola sulle funzioni più adeguate (ma vedremo meglio questo quando parleremo di audio digitale).

Un equalizzatore Digitale o mixer audio digitale con quindi equalizzatore Software integrato, che possiede processore FPGA, garantisce minima latenza e lavora qualitativamente sia con uno che con più processi attivi. Stessa cosa per il mixer audio, che attivo un equalizzatore o ne attivo ad esempio 32 perchè il mixer possiede 32 canali, mentre per i DSP più scadenti questo può significare peso sul processore con calo delle prestazioni dei singoli equalizzatori, in caso di FPGA ogni singolo equalizzatore continua a lavorare con il massimo delle sue prestazioni.

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