Equalizzatori – VII

Continuiamo la carrellata dei vari filtri FIR che è possibile ritrovare in un equalizzatore Digitale/Software:

All Pass Filter

Il filtro Free o All Pass è un filtro digitale che permette di variare la fase di risposta di un filtro senza alterarne i valori di ampiezza.

Questo può essere molto utile da utilizzare per personalizzare l’andamento dello spettro di fase nella sua forma d’onda indipendentemente da come questa è naturalmente generata, è praticamente un filtro a Fase Lineare personalizzabile e come esso ottiene un valore di latenza più alto rispetto al Minimum Phase.

A differenza di quello a Fase Lineare però una volta che il filtro è attivato ed utilizzato, questo presenta il classico sfasamento di un Minimum Phase, sta poi al tecnico decidere come modellare questo sfasamento con la possibilità di raggiungere un livello a Fase Lineare.

In figura 1 un filtro Minimum Phase con frequenza centrale a 1.000 Hz, Q 1 e a + 10 dB di guadagno, ed il suo sfasamento.

Fig. 1

Come si nota da figura 2 di default un filtro All Pass non altera la fase che si presenta tale e quale a quella Minimum Phase e nemmeno la distorsione dell’impulso.

Fig. 2

Attraverso in questo caso il pallino verde che identifica il filtro attivo, ma ritrovabile anche con diverse procedure in base al tipo di equalizzatore digitale/software utilizzato, è possibile variare lo sfasamento, in cui il valore massimo positivo o negativo è quello naturale del filtro stesso, quindi di piu’ non si può sfasare, ma lavora solo per attenuazione.

Come si vede dalle immagini di figura 3 tanto più mi avvicino alla fase 0° e tanto meno sfasata è la curva, fino al valore nullo a 0°. Come si nota anche il livello di distorsione ne beneficia, in quanto che come visto in questa prima serie di articoli, spesso un maggiore sfasamento è anche sinonimo di maggiori distorsioni e ritardi temporali.

Fig. 3

Guardando la figura 4, si nota come anche variando lo sfasamento i valori di ampiezza e curva del filtro non cambiano, tali e quali a quelli Minimum Phase.

Fig. 4

La differenza principale tra un filtro a Fase Lineare ed un All Pass è che nel primo si considera il mantenimento di uno sfasamento a 0° da parte del processore senza considerare eventuali sfasamenti come detto naturali della forma d’onda all’ingresso e dato da altre apparecchiature lungo la catena audio che possono non essere a fase lineare, mentre nel secondo questo sfasamento può essere regolato in modo tale da avere poi all’uscita dello stadio finale della catena audio uno sfasamento pari a 0° (avendo a conoscenza lo sfasamento del segnale audio allo stadio finale della catena audio), e questo è molto utile in utilizzo di un equalizzatore, meno invece in utilizzo di un crossover, come vedremo in altre argomentazioni, il quale si presenta già come stadio finale prima dell’amplificazione finale, e per cui lo sfasamento deve essere possibilmente 0° in tutta la banda audio, a meno di non ricercare particolari incroci di fase.

n.b. Se si vuole emulare un filtro Linear Phase con un All Pass Phase è necessario portare la fase di ogni filtro a 0°.

Full Minimum o Global Minimum

E’ possibile ritrovare nelle impostazioni di un equalizzatore Digitale/Software anche Full Minimum o Global Minimum, in questo caso la fase di ogni filtro è come precedentemente detto quella naturale del filtro Digitale stesso, quindi senza la presenza di un Pre-Echo e quindi a più bassa latenza, e sono appunto i più diffusi filtri di equalizzazione in contesto live, se pur generando un leggero più alto valore di distorsione rispetto a quelli a Fase Lineare.

Fig. 5 (Minimum Phase – Linear Phase)

In figura 5 una comparazione di uno stesso identico filtro, solo fatto lavorare in Minimum Phase ed in Linear Phase, si nota come il filtro in modalità Fase Lineare è molto più qualitativo. Ed in questo caso l’impulso è rappresentato come sola parte di decadimento, ad indicare che la latenza è minima, spesso indicato anche come Zero Latency, ad indicare che non presenta la latenza data dal Pre-Echo.

n.b. In realtà una differenza sostanziale e percettibile tra i valori di distorsione in modalità Minimum Phase rispetto a quelli Linear Phase sono tanto più evidenti quanto più si da guadagno o attenua, a bassi livelli i due filtri si comportano in modo del tutto simili.

Analog

A livello Digitale c’è da dire che il filtro in modalità Minimum Phase pone lo sfasamento caratteristico che si ottiene processando matematicamente il segnale audio in base al tipo di filtro utilizzato (sfasamento Lineare per il FIR e non Lineare per il IIR), e differenti algoritmi possono dare prestazioni differenti e quindi anche sfasamenti differenti, e questo può differire da come invece sfasa un filtro analogico, che come sappiamo e visto in questa serie di articoli, può essere anch’esso molto vario.

In considerazione di questo è bene allora dividere la categoria di filtri con sfasamento tra Minimum Phase per il solo contesto Digitale, mentre Analog per il contesto di filtri che emulano filtri analogici.

Come si nota dalle immagini di figura 6 in questo caso lo sfasamento dato sia dal Minimum Phase che Analog è identico, solo che la versione Analog generà una maggiore distorsione, ad emulare un tipo di filtro analogico. Si nota anche come la risposta all’impulso sia posizionata centralmente al grafico, e questo è sinonimo di presenza di un circuito Pre-Echo (di fatti si nota la presenza della curva di inviluppo molto marcata e quasi speculare a quella di decadimento), e quindi anche in questo caso si ottiene una maggiore latenza di processamento rispetto al Minimum Phase.

Quindi anche gli emulatori di equalizzatori Analogici si portano dietro i problemi dei filtri a Fase Lineare per la presenza di Pre-Echo (come anticipato nel precedente articolo), solo che in questo caso la risposta di fase simula quella Analogica ed il Pre-Echo analizza la fase dell’Impulso e va a compensare quella data naturalmente dai filtri utilizzati, per ottenere cosi quella caratteristica del filtro Analogico. In questo caso la risposta all’impulso come ripetuto più volte è quella registrata in uscita dai dispositivi Hardware Analogici.

Fig. 6 (Analog – Minimum Phase)

Anche in questo caso è possibile ritrovare il filtro Masking per ridurre gli effetti del Pre-Echo, percepibile soprattutto a basse risoluzioni della risposta all’impulso.

Zero-Latency Analog

L’alternativa al filtro Analog è quello Zero-Latency Analog, e come si vede da figura 7 elimina il Pre-Echo ottimizzando la latenza ai livelli di un Minimum Phase (leggermente superiore), ma facendo questo non considera metà della risposta all’impulso del filtro analogico (non considera la parte di inviluppo ma solo quella di decadimento), e questo porta a maggiori incertezze e meno precisioni soprattutto in medio-alta ed alta frequenza, dipendente anche dalla precisione del filtro stesso. Spesso questo filtro come si vede anche da figura 8, pone meno distorsione rispetto a quello Analog ed in questo caso è un problema, nel senso che non emula fedelmente i livelli di distorsione del filtro analogico, soprattutto come detto alle alte frequenze.

Fig. 7

In figura 8 una comparazione diretta della riposta in ampiezza dei filtri Natural Phase o a simulazione di filtri Analogici come emulazione, Zero Latency, quindi sempre Analogico ma senza considerare il Pre-Echo in cui si vede come la distorsione in alta frequenza sia maggiore di uno standard analogico, e la risposta di un filtro a Minimum Phase Digitale non emulazione di filtro analogico, molto più preciso.

Fig. 8

In figura 9 la relativa risposta di fase in cui si evidenzia come essendo la curva risultante per il Minimum Phase Digitale più stretta, questa tenderà anche ad avere un maggiore sfasamento, per cui è bene scegliere il filtro adeguato in relazione alla precisione di processamento e problemi di fase derivati.

Fig. 9

n.b. I filtri IIR non presentano le caratteristiche di controllo viste sopra per i filtri FIR e non esiste un filtro a Fase Lineare IIR in quanto che non si riesce con precisione a rendere lo sfasamento nullo. Ma seguono l’andamento di fase e distorsione naturale del filtro stesso, con base di impulso che sia ricreata Digitalmente o Registrata per emulazione (ed anche in questo caso sono molto meno fedeli).

Hybrid Filter

Esistono poi se pur meno diffusi dei filtri cosi detti Hybrid, non altro che un mix tra le caratteristiche di filtri FIR ed IIR.

Si presentano come filtri FIR a risposta infinita, e la risposta finita del filtro FIR è messa in Loop (Feedback) da un circuito contro-reazionato, quindi il comportamento è simile a quello di un IIR se pur a risposta finita. A livello di prestazioni è come si può intuire un mix tra le caratteristiche qualitative di un FIR (se pur meno preciso) e la bassa latenza di un IIR.

Coseno Rialzato

Il filtro a Coseno Rialzato è fondamentalmente l’algoritmo che porta alla realizzazione di un filtro Flat Top o Butterworth (in fase di Boost), dove il picco è praticamente inesistente e la curva risultante è piatta (fig. 10).

Fig. 10

Questi come in parte già analizzato per gli equalizzatori grafici e filtri Parametrici, sono filtri esclusivamente Digitali, e come si vede dalla comparazione di figura 11, questo permette di realizzare una curva complessiva molto più lineare dall’interazioni di più filtri. E quindi li rendono molto versatili e precisi in utilizzo con processori Grafici Digitali (spesso ritrovabili), anche se ricordo come visto quando analizzato i filtri Parametrici, per valori di guadagno od attenuazione elevati, creano l’esatto effetto contrario dei normali filtri, invece che un marcato comb filtering, creano un ripple di risonanze.

Fig. 11

Il filtro a Coseno Rialzato Butterworth elimina la parte risonante (il picco), portando al suo stesso livello il contributo energetico medio di tutta la banda filtrata, in pratica pareggia allo stesso livello energetico la larghezza di Bandwidth definita, spesso controllata dal fattore Q.

Il filtro a Coseno Rialzato Flat Top invece come visto anche quando parlato di filtri Parametrici, può essere configurato a piacimento secondo il parametro Soften (o comunque già pre configurato dal costruttore) che determina quanto più piatto si vuole il picco, e per avere un filtro completamente a Bandwidth piatta come il Butterworth, questo valore deve essere al 100 %, cosi facendo però varia in modo proporzionale il livello di guadagno della frequenza Centrale con il Q di direttività impostato. Tanto più il valore percentuale è alto fino ad un massimo di 100 % e tanto più il picco di valore del classico filtro parametrico è ridotto fino ad avere una Bandwidth piatta (quindi questo filtro è un modellatore di filtro Parametrico classico), ed è il più utilizzato.

In figura 12 si nota come aumentando il valore percentuale si appiattisce sempre di più la Bandwidth a scapito di un livello energetico di picco sempre più piccolo. Allo 0 % si comporta come un classico filtro Parametrico che è la base del filtro Flat Top.

Fig. 12

Al variare di Q varia il livello di guadagno di picco del filtro, questo dovuto all’algoritmo di ponderazione che limita il picco alla Bandwidth, in questo caso non a 0,707 ma ad un livello di curva lineare intrinseco del filtro stesso e che dipende dal Q, per cui tanto più basso sarà il Q e tanto più attenuato sarà il guadagno del filtro, per cui si necessità poi di amplificazione per riportarlo ai valori desiderati.

Fig. 13

In entrambi i casi come in qualsiasi filtro classico precedentemente visto la linearità (come si vede non ideale) della risposta da interazione ed Overlapping di più filtri, è data dall’incrocio a 0,707 rispetto ad 1 che è il valore di picco (fig. 13) per il Butterworth, e sempre con riferimento ad 1 ma del filtro Parametrico naturale su cui poi il filtro va ad attenuare il picco per raggiungere la linearità, ma che in termini pratici è sempre a 0,707 rispetto al valore di guadagno dato, che in questo caso di esempio con guadagno a + 6 dB si trova a + 3 dB per entrambi i filtri. Solo che nel caso Flat Top il risultato è quello di avere il picco di risposta da interazione di più filtri più lineare rispetto al Butterworth e per questo preferito negli equalizzatori Grafici Digitali. Questo è possibile appunto mantenendo le frequenze Centrali dei singoli filtri a più basso valore rispetto a quello definito dal potenziometro.

C’è però da dire quindi che questo )nel caso Flat Top) ha valore solo dall’utilizzo di 2 filtri in su, per cui se utilizzo un equalizzatore Grafico o semplice Parametrico, in caso di utilizzo di 1 solo filtro, o di più filtri ma non correttamente ad incrocio a 0,707, il valore energetico è più basso rispetto a quello dato dal Potenziometro, dipendente in caso di più filtri da come questi interferiscono nella loro ampiezza.

n.b. La linearità della curva di equalizzazione è tanto maggiore tanto più i filtri sono a Q basso a parità di incrocio a 0,707, ma a scapito di una minore precisione, in quanto a più ampia Bandwidth (fig. 14), per questo negli equalizzatori Grafici si cerca sempre di mediare tra linearità e precisione, ed in proporzione un equalizzatore Grafico a meno bande è più lineare di uno a più bande.

Fig. 14 (Flat Top Filter Q 0,3)

In figura 15 si nota come il valore di un filtro Parametrico standard ma anche Butterworth, sia di + 6 dB, ed è uguale al valore di un doppio filtro Flat Top in cui entrambi i filtri sono posti con guadagno a + 6 dB, appositamente incrociati a 0,707 (che in questo caso equivale a + 3 dB), mentre per il singolo filtro Flat Top il suo valore è dipendente come detto dal Q.

Fig. 15 (standard Parametric Filter vs Coseno Rialzato Flat Top Filter).

n.b. Come detto il filtro Flat Top rispetto al Butterworth è più personalizzabile nella curva di picco, potendo facilmente adattarlo al tipo di curva risultante che si vuole ottenere, utilizzato spesso anche come normale filtro Parametrico Digitale, quindi non solo in equalizzatori Grafici.

Fig. 16 (Coseno Rialzato curva blu – Traditional 1/3 d’Ottava curva rossa).

In figura 16 la comparazione della risposta in ampiezza di un classico filtro Grafico per terzi d’ottava ed uno digitale a Coseno Rialzato, in cui è chiaro come si riesca a rendere la curvatura molto più direttiva con i relativi valori di fase e distorsione già analizzati nei precedenti articoli.

Mesa Filter

Il Mesa Filter è un’altra tipologia di filtro a Coseno Rialzato, in questo caso però è possibile modificare in modo indipendente la pendenza di curvatura del filtro di taglio superiore e quello inferiore (fig. 17), cosa non possibile invece nei filtri Flat Top e Butterworth.

Fig. 17

Molto diffuso come alternativa ai filtri Parametrici Digitali standard. Questo filtro permette di personalizzare la curva di equalizzazione in un modo ancora diverso da quello visto fino ad ora, consente da singolo filtro di adattare la forma della curva all’andamento spettrale da processare desiderato, mantenendo distorsioni di fase ed ampiezza più limitati rispetto all’utilizzo di più filtri e senza nemmeno raggiungere questo tipo di curvature. E con interazione di più filtri, di formare curve ancora più complesse.

Equalizzatore Matematico

Abbiamo detto che i filtri FIR ed IIR sono i più qualitativi e quindi anche utilizzati per i processori equalizzatori Digitali. Come visto in questa serie di articoli le curve possibili e risultanti dall’interazione dei vari filtri sono molteplici con pendenze più o meno ripide, ed in cui il controllo di filtraggio è fatto attraverso filtri che simulano in tutto e per tutto la grafica che avrebbe un filtro Analogico che sia in contesto reale o teoricamente evidenziato (campanatura, bandwidth, shelving, cut out, ecc..).

Esistono però anche algoritmi che processano sempre attraverso filtri FIR, ma l’elaborazione dei filtri è eseguita solo secondo precise impostazioni matematiche in cui niente è deciso come può avvenire in un normale equalizzatore, ma ad esempio la frequenza centrale, il suo guadagno, l’andamento della curva del filtro è deciso tutto impostando dei valori (fig. 18). In pratica è una sorta di programmazione in tempo reale.

Questi equalizzatori sono detti Equalizzatori Matematici.

Per adoperare questo tipo di equalizzatori sono necessarie profonde conoscenze di programmazione, ma se utilizzato adeguatamente permette di realizzare curve non possibili con i FIR e IIR visti prima, soprattutto nei ripidi cambi di stato tra valori positivi e negativi che ci si trovi in amplificazione o attenuazione o misto.

Come si vede da figura 19, si riescono facilmente a raggiungere curve a gradini e spezzate, molto più difficili se non per certi casi impossibili da raggiungere con gli equalizzatori visti fino ad ora.

Sono in ogni caso curve difficilmente raggiungibili con un controllo manuale, se non impiegando molto tempo e con diverse prove, in quanto che se l’operazione matematica impostata non raggiunge la curva desiderata allora è necessario provare a cambiarla e vedere se il risultato si avvicina di più o meno, e via dicendo. Non presentando grafica che mostra l’andamento di curva del singolo filtro su cui è possibile interagire nella sua Bandwidth in modo diretto come avviene per un normale equalizzatore, è molto più complesso definire questo matematicamente (fig. 18).

Fig. 18

Vista la complessità di utilizzo sono più che altro utilizzati come Equalizzatori Automatici in Software Plugin di auto-equalizzazione, Sculpting eq., ed altro che vedremo nel corso di questa trattazione.

In pratica il segnale audio Digitale in ingresso a questi processori Software, viene analizzato e ricreata matematicamente una curva risultante che può avere le stesse o simili caratteristiche od una curva esatta o simile inversa, ecc. per i vari scopi cui il Software stesso è adibito e che permette in questo caso di effettuare una complessa curva di equalizzazione in un tempo molto breve, a volte anche in tempo reale, CPU permettendo (fig. 19).

Fig. 19 (curva bianca, equalizzazione tramite equalizzatore Matematico)

n.b. Anche in questo caso se il FIR è a Fase Lineare non ci sarà sfasamento, se Minimum Phase invece si.

Spline Eq.

Un’evoluzione degli equalizzatori matematici e che permette un utilizzo più semplificato da parte dell’utente e che rende l’equalizzatore utilizzabile anche manualmente in senso pratico non solo come Matching Eq, ma anche come vero e proprio processore per tarare la tonalità degli strumenti musicali, con una concezione di lavoro differente e che potrebbe con il tempo diventare anche un nuovo standard di lavoro vista la precisione e complessa e creativa modellazione che si riesce a dare alla curva, non realizzabile con i normali processori equalizzatori, mantenendo pari livelli di distorsione e sfasamento, è quello Spline.

L’equalizzatore Spline (fig. 20), prende spunto dalla modellazione 3D Nurbs, in cui già si utilizzano operazioni matematiche di questo tipo per realizzare forme e solidi con curvature complesse e personalizzate.

Fig. 20

In pratica si parla di una serie di punti la cui curva (linea) è strettamente collegata tra i vari punti, infatti si chiama CurVa per Controllo di Punti. Ogni punto identifica una precisa frequenza e muovendo in alto od in basso il punto si va a definire il livello di amplificazione ed attenuazione della curva la cui pendenza è legata alla posizione del punto precedente e di quello successivo, che ha sua volta determina nella sua posizione un livello di amplificazione o attenuazione.

In alcuni casi è possiibile inserire i punti desiderati, in altri casi sono valori fissi generalmente a 30 punti (ad identificare 32 bande di processamento), ed in alcuni casi basta trascinare il puntatore del mouse per far muovere automaticamente i punti secondo la posizione del puntatore.

Al momento in cui scrivo non è possibile muovere la posizione dei punti per definire differenti range di processamento tra due punti, quanto più per fare questo si utilizzano due punti più o meno distanti tra loro, e tanto meno definire un grado di campanatura. E’ presente invece un controllo di Morphing con il quale è possibile definire il grado di curvatura tra valori più morbidi e più ripidi.

Playback Equalizzatori

Fig. 21

Un Playback EQ (fig. 21 ) è un emulatore di circuiteria Analogica in riproduzione audio da Giradischi e Tape Analogici, con il compito di emularne le caratteristiche di equalizzazione Pre e Post Enfasi al fine di correggere finemente una curva mal configurata oppure crearne una per un nuovo Master, come le curve RIAA, CCIR, NAB, IEC ed altre. Questo consente anche ad esempio di passare da uno standard di curva ad un altro cosi da adattare il Master ad essere riprodotto da un lettore (come il Giradischi che utilizza sempre un circuito di equalizzazione inversa per la riduzione del rumore), consente anche ad esempio di invertire le curve di riproduzione cosi da ricavare la curva originariamente impostata e modificarla a piacimento secondo standard od altre modifiche creative.

Per maggiori informazioni sulle curve di equalizzazione per la riduzione del rumore vedi argomento Noise Reduction.

Equalizzatori Software

Come anticipato nel precedente articolo, l’equalizzatore Digitale è Software (digitale è il dominio in cui lavora), realizzato da uno o più algoritmi che ne contraddistinguono le caratteristiche funzionali e grafiche. Tanto migliore è questo algoritmo e tanto più efficiente sarà l’equalizzatore, ma come detto grafiche più pesanti pesano anche maggiormente sul processore e spesso danno anche maggiori latenze.

Realizzare un equalizzatore Software è meno dispendioso sia in termini di tempo che di denaro rispetto alla controparte Hardware, ma è necessaria una profonda conoscenza dell’audio digitale, programmazione, e tutto ciò che gira attorno alla produzione di Software ed Hardware di questo tipo. Questo è indice di produrre un prodotto a più basso costo, e soprattutto essendo un Software è possibile venderlo più facilmente e su più canali, come ad esempio Internet attraverso siti Web, e questo da molta più visibilità con la possibilità di ottenere ricavi anche molto maggiori che realizzare invece un Hardware. Il Software è molto più pratico, basta scaricarlo ed installarlo sul proprio PC, verrà poi riconosciuto in modo automatico dalla DAW compatibile.

Tutti si possono permettere l’acquisto di equalizzatore Software che lavora in modo più trasparente anche del migliore equalizzatore Analogico, invece per pochi acquirenti visti i costi generalmente a 3 zeri.

Un equalizzatore Software integrato all’interno di un Hardware Digitale è ottimizzato per lavorare al meglio con quel tipo di Hardware. Mentre un equalizzatore Software come i Plugin per DAW, sfruttano al massimo le potenzialità dell’Hardware in cui sono installati (in realtà dipende dal suo driver, più il driver è di qualità e più il Software riuscirà ad essere performante sfruttando anche ma non solo le capacità del processore CPU e Grafico del computer in cui è installato), (vedremo meglio questo quando parleremo di audio digitale), quindi possono lavorare meglio o peggio di un equalizzatore Software dedicato ad Hardware specifico.

Come vedremo nel corso di questa trattazione, alcuni Plugin equalizzatori utilizzano un proprio Hardware o è possibile scegliere di utilizzarne dedicati, cosi da offrire un prodotto completo alle massime prestazioni possibili, indipendentemente dal PC in uso.

Equalizzatori Plugin

Un Plugin che in gergo significa Collegare, in ambiente audio è un qualsiasi Software di processamento Digitale, compreso quindi un equalizzatore Digitale, che sia dedicato a DAW o Hardware Dedicato, come anche i Mixer Audio Digitali. E’ chiamato Plugin perchè basta caricarlo e lui si collega automaticamente all’interno della catena audio, quindi prendendo in automatico il segnale in ingresso e fornendolo alla sua uscita, senza perdite di qualità come invece avviene nei processori Analogici (che vedremo nel corso di questa trattazione).

n.b. Analizzeremo più in dettaglio i Plugin in altre argomentazioni.

Come già anticipato lungo il corso di questa trattazione, esistono 3 varianti di Plugin:

  • Algoritmi Dedicati
  • Convolutori
  • Emulatori

Gli equalizzatori Convolutori sono quelli FIR ed IIR analizzati nel precedente articolo e che riporto un esempio in figura 22, e lo stesso discorso vale per gli Emulatori (fig. 23), che come visto utilizzano base di filtro FIR o IIR con risposta all’impulso registrata da un Hardware Analogico o Digitale.

Fig. 22

Fig. 23

I primi equalizzatori Plugin ad essere stati inventati e prima alternativa ai Convolutori, sono quelli con algoritmo proprietario, ad oggi molto meno diffusi. Questi hanno il vantaggio principale di avere la più bassa latenza in quanto non presentano la fase di convoluzione e nemmeno quelle di ponderazione tramite le finestre viste nel precedente articolo (ad oggi pareggiati dai più moderni IIR). Questo porta però anche a non avere tutti i problemi che si portano dietro i Convolutori.

Il segnale viene matematicamente processato in modo diretto, e per questo più rapido, ma se da un lato il processo è eseguito veloce ed in tempo reale, e non presenta gli errori dati dalle finestre di ponderazione, dall’altro generano molte più distorsioni soprattutto in bassa frequenza e ad alti valori di Boost e Cut e Q, per l’imprecisione data non avendo un riferimento che è la risposta all’impulso, ma il loro riferimento è il segnale audio che arriva direttamente al processore, e questo avendo cambi di stato tra dinamica e spettro in frequenza molto vari nel tempo, impoverisce la qualità del Plugin equalizzatore stesso, più performante su segnali audio che non cambiano questi valori troppo spesso, ma quanto più stabili sono e meglio è, ad esempio per processare su segnale molto compressi, ed in più queste circuiterie non presentano la possibilità di una versione a Fase Lineare.

Quindi un equalizzatore Software/Plugin presenta una qualsiasi circuiteria di filtro passivo e attivo simulata tramite algoritmi digitali e con la presenza di ulteriori filtri ritrovabili solo in contesto Digitale, vedi Flat Top, Digital Butterworth, Coseno Rialzato. Quindi riporta a livello di operazioni binarie numeriche le funzionalità di equalizzazione viste per gli equalizzatori analogici. Sono spesso filtri molto più personalizzabili nelle impostazioni e nelle curve di equalizzazione risultanti da loro interazione, come vedremo nel corso di questa trattazione e come già accennato in questa prima serie di articoli.

n.b. I Plugin sono spesso chiamati anche VPI (Virtual Precision Instrument), ad identificare una precisa emulazione Software di un componente Hardware e quindi spesso è associato ad un Emulatore, ma in generale va a considerare l’intera strumentazione di lavoro che si trova a livello Software quindi Virtuale.

Come in alcuni casi già visti nella spiegazione di questo articolo, attraverso Plugin Software equalizzatori è possibile gestire molto più creativamente come utilizzare i vari filtri e definire curve molto più personalizzate rispetto sia a quelli integrati in Hardware Digitale che soprattutto rispetto a quelli Analogici.

Come ad esempio decidere il livello di attenuazione in cui si trova la frequenza di taglio di un filtro Cut Out indipendentemente dall’Ordine di taglio che riporto in figura 24, in cui la frequenza in questo caso di 100 Hz con 2° ordine di filtro è portata a – 12 dB/Oct invece che avere – 3 dB come da classico filtro analogico passivo o attivo.

Fig. 24

Anche per i Resonant Cut Out è la stessa cosa, data una pendenza di taglio, attraverso il parametro Q, è possibile variarne la sua pendenza in relazione alla risonanza di Boost che si viene a creare, quindi rispetto a quelli passivi e attivi in cui tutto è già configurato nella circuiteria di filtro realizzata e regolabile attraverso valori di amplificazione da potenziometro, in questo caso è gestito dal fattore di proporzionalità Q.

Tanto più alto è il valore Q e tanta maggiore risonanza ci sarà e quindi anche una maggiore pendenza.

Ad esempio a livello Software un classico filtro passivo o attivo Cut Out del 3° ordine (-18 dB/Oct.), può essere simulato con Q a 0.71 (che non a caso è il valore medio di attenuazione che si ottiene come visto per i filtri passivi nella realizzazione di una circuiteria con frequenza di taglio a – 3 dB, precisamente 0,707 o 70,7 % in relazione al 100 % che è il riferimento del livello di tensione in ingresso, vedi argomenti filtri passivi), mentre se lo portiamo a valori più bassi tipo 0.50 ottengo lo stesso principio di regolare il livello di attenuazione della frequenza di taglio come precedentemente visto.

L’effetto di Risonanza, lo si ottiene per valori superiori a 0.71 Q (fig. 25), da Q pari a 2 in su l’effetto della risonanza diventa ben percepibile ad orecchio.

Fig. 25

In figura 26 il comportamento di fase in relazione alla risonanza del filtro. Si nota come la curva di fase sia in opposizione a 180° nella frequenza di taglio in tutti i valori di risonanza, tale e quale al filtro classico con pendenza lineare (Q 0.71), ma aumentano il valore della risonanza la curva di fase tende a calare lo sfasamento più vertiginosamente nell’intorno della frequenza di taglio, questo perchè la risonanza tende a concentrarsi sempre più nell’intorno della frequenza di taglio. Mentre lo sfasamento si sposta via via sempre più in basso tanto maggiore è il valore di Q, questo è dovuto al fatto che la risonanza interessa una banda di frequenze sempre più ampia, come visto nei primi articoli di questa serie.

Fig. 26

Variando la pendenza del filtro (fig. 27) si ottengono le conseguenti variazioni di risonanza e di taglio e quindi anche di fase. A parità di Q, in questo caso 2, pendenze sempre più ripide danno una sempre maggiore risonanza con Bandwidth sempre più ampie. Per cui si avrà si una sempre maggiore attenuazione della banda di frequenze al di fuori della frequenza centrale o di risonanza selezionata, ma a scapito di una risonanza sempre più di valore energetico che interesserà una più ampia banda di frequenze.

Fig. 27

Questi parametri e dati possono variare secondo la filosofia costruttiva del Plugin.

n.b. Alcuni filtri possono presentare come anche già precedentemente visto, la possibilità di variare il grado di pendenza ed eventuale risonanza alla frequenza di taglio, tramite il fattore Q. Quelli che più si prestano a questa procedura sono generalmente il Chebyshev, Elliptic, Harmonics, e alcuni filtri proprietari.

Brickwall Filter

A livello Software quindi Digitale, il Brickwall Filter è maggiormente utilizzabile soprattutto se a Fase Lineare, in quanto che le sue distorsioni sia di banda che di fase sono molto più limitate del corrispettivo analogico. Vedi Brickwall Filter in argomento Filtri Attivi Analogici.

Shelving Filter

Anche per i Filtri Shelving il discorso è lo stesso, e la simulazione di una pendenza di taglio analogica, laddove la pendenza del filtro sia controllabile tramite Q, ha il valore di riferimento è sempre 0,71 o precisamente 0,707 cosi da avere la frequenza di giro a – 3 dB.

Tilt Filter

Il Tilt Filter in ambito software e come già anticipato in argomento filtri Shelving, può avere come frequenza di Giro una qualsiasi frequenza tra quelle per cui il software equalizzatore stesso può lavorare, quindi almeno la banda audio 20 Hz – 20 KHz.

A livello Software è inoltre possibile creare curve Tilt a piacimento, utilizzando differenti filtri con differenti curve (fig. 28 – 29 – 30).

Fig. 28

Fig. 29 (Tilt Risonante).

Fig. 30

Attraverso l’utilizzo di una doppia curva Tilt, l’una opposta all’altra e regolando a piacimento i parametri di guadagno e frequenza, è possibile ottenere delle curve particolari, a simulare anche filtri Parametrici e Shelving (fig. 31 – 32).

Fig. 31

Fig. 32

Low e High End Tricks

Anche per i Tricks a livello di Plugin Software le possibilità sono infinite, attraverso un Plugin emulatore Analogico come quello Pultec, ma anche lavorando con filtri Shelving in cui è possibile lavorare con il fattore Q e lo Shift in gestione della risonanza, è possibile creare delle curve Asimmetriche (fig. 33 – 34 – 35).

Fig. 33

Fig. 34

Fig. 35

Oltre che poter personalizzare ulteriormente la curva utilizzando contemporaneamente sia i Low che gli High Shelving Asimmetrici (fig. 36).

Fig. 36

Equalizzatori Parametrici

A differenza di quelli Analogici, in quelli Software in quanto operazione matematica, non c’è un limite di Q sopra al quale si cominciano a generare oscillazioni sul circuito, limitati dai fattori di distorsione visti nel precedente articolo, ma è possibile trovare anche Q con valori sopra al 50 fino a 99, per operare in modo preciso ad esempio su Feedback e risonanze varie. Per questo è molto consigliato lavorare in digitale e non in emulazione analogica con campanature strette, ma questo dipende sempre dal tipo di timbro che si ha da processare ed il risultato che si vuole ottenere.

Anche in questo caso i filtri a disposizione sono tutti quelli possibili a livello Analogico più quelli Digitali, come il Flat Top e Coseno Rialzato, in cui attraverso parametri di Q digitale, Slope, ed altri controlli è possibile lavorare sulla pendenza e forma del filtro molto più personalizzabile che in contesto Analogico.

Negli equalizzatore Parametrici Software ma anche Shelving e qualsiasi altro filtro, a meno che non siano emulatori di processori analogici, non ci sono bande di frequenza definite per ogni filtro, ma la frequenza Centrale, di Giro di Taglio è decisa in modo arbitrario dall’utente (fig. 37), ad esempio è possibile attivare anche 32 filtri sulla stessa frequenza Centrale, questo rende l’equalizzatore Software un arma molto potente di controllo dello spettro audio, ma che richiede anche profonda conoscenza del processore stesso per non fare più danni che risultati di qualità o ricercati.

Fig. 37

I filtri di equalizzatori Software sono generalmente definiti Floating Band, nel senso che sono bande mobili che possono essere posizionate dove si vuole, non sono limitate come quelle analogiche a determinate frequenze o range di frequenze limitati, ma come detto ad esempio quella dei bassi può finire sugli alti, non ci sono dei riferimenti in quanto software. Per questo a volte è possibile trovare il nome di Floating Equalizer, nel senso che non è un emulatore ma le sue bande sono selezionabili a piacimento.

Equalizzatori Grafici

Come anticipato in argomento equalizzatori Grafici Analogici e filtri Digitali, a livello Digitale si utilizzano quasi esclusivamente circuiterie a Coseno Rialzato per la qualità e trasparenza offerta, in cui le caratteristiche sono generalmente copiate dall’Analogico, quindi con bande di frequenza fissa (semi-parametriche), tale da mantenere la più linearità possibile in caso ad esempio si portino tutti i fader a + 3 dB, avendo uno sfasamento contenuto e proporzionale al guadagno se non a Fase Lineare.

Molti presentano in aggiunta dei filtri PEQ (fig. 38), tra cui Cut Out, Shelving e Parametrici con la possibilità di variare la frequenza di Taglio, di Giro, Centrale ed il Q, a perfezionare la forma d’onda risultante dal solo GEQ (Graphic Equalizer) che a sua volta può in certi casi avere la possibilità di variare la frequenza Centrale e Q del filtro per dare forme di curve personalizzare (fig. 39).

Fig. 38

Fig. 39

Note

Un processore Plugin come anche l’equalizzatore, è una Suite molto più che semplice equalizzatore, come vedremo nei prossimi articoli, all’interno del Plugin è possibile trovare tutta una serie di parametri utili non solo a creare curve di equalizzazione desiderate, ma anche a vedere in tempo reale il livello del segnale audio, effettuare diversi processi da un unico equalizzatore (ad esempio L-R ed M-S), avere la possibilità di visualizzare lo spettro audio del segnale in ingresso ed in uscita cosi da avere sempre un riferimento della sua curva di equalizzazione prima e dopo il processamento, consentono di velocizzare processi di memorizzazione di curve, automazione di equalizzazione, e molto altro….

In utilizzo di Plugin Software è molto importante che avendo sempre il riferimento grafico della curva di equalizzazione (come visto in questa breve carrellata e che vedremo meglio anche nei prossimi articoli), questa sia effettivamente quella processata e non ci siano distorsioni. Ad esempio se do Boost a 1.000 Hz con filtro Parametrico, è importante che il grafico del Plugin mi mostri 1.000 Hz come frequenza centrale e che la curva del filtro sia correttamente rispettata, e non che sia anche solo 1.001 Hz, ma deve essere il più preciso possibile. Stesso discorso per le curve risultanti dall’interazione dei vari filtri. Tanto più il Plugin è graficamente preciso e tanto più precisi si riesce a lavorare con l’equalizzatore in riferimento al suono percepito. Ripeto come detto più volte, che il giusto connubio tra l’ascolto e la vista della curva di equalizzazione ed eventualmente anche di uno spettro grafico che mostra l’andamento energetico del suono, è di fondamentale importanza per processare il segnale in modo preciso e qualitativo secondo le proprie esigenze.

In un contesto pratico i Plugin sono generalmente attivabili attraverso le apposite sezioni a loro dedicate all’interno delle DAW, che spesso emulano la struttura e routing di un mixer audio (fig. 40 – 41 – 42).

Fig. 40

Fig. 41

Fig. 42

Vedremo meglio come l’audio passa tra un Plugin e l’altro quando parleremo di Audio Digitale, ma evidenzieremo in ogni caso alcune caratteristiche nel corso di questa trattazione.

Equalizzatori Statici vs Equalizzatori Dinamici

Gli equalizzatori Statici sono quelli che una volta impostati i parametri del filtro, questi non cambiano nel tempo, come tutti quei filtri visti fino ad ora. Hanno il vantaggio rispetto a quelli Dinamici, di poter agire finemente e con precisione su risonanze e problemi stazionari (come rumori, risonanze, rientri sui microfoni, suoni sostenuti di eccessivo livello), non chè per scopi creativi.

Al contrario lavorano meno bene su segnali non-stazionari ed occasionali come ad esempio l’esecuzione musicale di un qualsiasi strumento musicale, mix, master, in cui i toni degli strumenti possono variare dinamicamente nel tempo, secondo l’intensità data dall’esecutore ed in generale in base a come lo strumento viene suonato, voce compresa. Questo in caso di un Mix, può essere problematico dal punto di vista che toni con diversa dinamica e fase, possono percettivamente mascherarsi tra di loro, per risonanze, battimenti, mascheramenti per maggiore intensità o per tempo di ritardo differente (vedi argomento Psicoacustica per maggiore comprensione). Una determinata impostazione del filtro può incentivare questi fenomeni, perchè appunto non si parla in questo caso di dinamiche e toni stazionari. Più si equalizza aggressivamente in Boost e Cut e più questo equalizzatore come visto genera rumore.

Lavora bene su equalizzazioni precise e moderate.

Per fare un esempio, consideriamo una traccia di Voce, questa cambia dinamicamente e tonalmente nel tempo in base all’esecuzione del cantante. Utilizzando un equalizzatore Statico, ad esempio enfatizzando le alte frequenze, queste sono sempre enfatizzate, per cui anche quando il tono della voce presenta già naturalmente il giusto quantitativo energetico in alta frequenza, l’equalizzatore non fa altro che aggiungere ulteriore guadagno alle alte frequenze, rischiando di portare più facilmente il livello del segnale in uscita in distorsione, ed avendo cosi un segnale audio con eccessiva presenza di alte frequenze. Nelle parti di fermo di un esecuzione vocale, soprattutto quando non si canta, ad esempio perchè c’è un assolo di chitarra, ma anche in considerazione delle pause naturali che intercorrono tra una parola e l’altra, l’equalizzazione rimane sempre attiva (a meno che nel caso di Macro Equalizzazione, che vedremo in altri argomenti, non si Bypassi l’equalizzatore manualmente durante un assolo di chitarra), e questo porta ad un aumento della percezione dei rientri se presenti ad esempio in contesto live per microfoni ravvicinati su diversi strumenti, o rientro di rumori dal palco, voci fuori campo, rumori ambientali ecc…, meno mascherati sia dinamicamente che tonalmente dalla sensibilità vocale, oltre che enfatizzare costantemente il rumore di fondo ed intrinseco di tutti i processori lungo la catena audio, impianto audio compreso, normalmente percepito più attenuato in quanto mascherato dalla dinamica e sensibilità tonale della voce. Questo porta in certi casi a necessitare di introdurre ulteriori processori di segnale, come il De-Esser per limitare le sibilanti, processori dinamici regolati in un certo modo per evitare l’insorgere di risonanze e suoni eccessivamente taglienti, come anche la stessa generazione di sibilanti, che sia prima o dopo lo stadio di equalizzazione. Per questo l’aggiunta di ulteriori processori porta ad un aumento del rumore di fondo complessivo, per somma intrinseca dei singoli rumori dei vari processori aggiunti, ed ulteriori distorsioni e sfasamenti sul segnale audio, soprattutto in dominio Analogico.

Se invece ad esempio attenuo le basse frequenze perchè la voce presenta eccessive Plosive, quando queste si presentano l’equalizzatore lavora in modo preciso, mentre quando non si presentano è facile che soprattutto se l’equalizzazione è molto aggressiva, possa risultare un buco nella percezione in questa precisa banda di frequenze dapprima corretta contro le plosive.

Quindi si può dire che l’equalizzatore Statico va bene sia per ridurre risonanze e problemi stazionari, sia per effettuare un’equalizzazione mediana, cioè dare una correzione del tono media sull’esecuzione complessiva nel periodo di tempo considerato.

L’equalizzatore Statico è il processore ideale per lavorare come equalizzatore Grafico nella linearizzazione della risposta in frequenza di un impianto audio, questo perchè deve essere mantenuta stazionaria nel tempo, optando per precise correzioni in base a come la sua risposta si sviluppa nel tempo e nello spazio (vedremo meglio questo in argomentazioni dedicate).

L’equalizzatore Dinamico invece lavora meno bene su modifiche aggressive e con rumori stazionari in quanto la sua efficienza di correzione tonale tende a variare nel tempo in base alla dinamica del segnale audio, sollecitato molto dal contenuto generale dello spettro, quindi ad esempio se ho un eccessiva risonanza in bassa frequenza causata dalla cassa della batteria, ad esempio per eccessivi rientri, ma questa non è costante e si presenta solo per determinati tocchi, l’equalizzatore Dinamico riesce a correggere questa risonanza “casuale” molto efficacemente e solo quando questa si presenta.

Un equalizzatore Dinamico è un’arma a doppio taglio, in quanto che per utilizzarlo al meglio è necessaria una profonda conoscenza sia di come funziona un equalizzatore sia di come funziona un processore dinamico, essendo esso come vedremo un mix tra le caratteristiche dell’uno e dell’altro. Se non impostati correttamente i vari parametri dinamici è molto probabile che il suono risultante non sia precisamente corretto o modellato (con conseguente effetto di mal processamento percepito ancor più che in utilizzo di un equalizzatore Statico), se mal tarato è probabile che si verifichino sonorità di oscillazione, sobbalzi, nuove risonanze ed artefatti, comb filtering non voluti e molte altre distorsioni.

Come vedremo di seguito, un equalizzatore dinamico Software, ha la proprietà di poter utilizzare i filtri sia come filtri di equalizzazione Dinamica, che come normali filtri di equalizzazione Statica, e questo li rende dei processori a 360° per il controllo tonale, cosi da poter lavorare con il giusto filtro nella giusta banda con il giusto processamento.

Non lavora bene invece su Boost e Cut ad ampio valore e su suoni impulsivi (e soprattutto qui si vede la differenza qualitativa tra un equalizzatore Dinamico e l’altro), in quanto che il segnale viene processato dinamicamente, e quindi per arrivare ad esempio ad un livello di +/- 18 dB impiega un certo tempo secondo le impostazioni dei parametri di controllo dinamico date. Quindi il livello di guadagno o attenuazione non è mai immediato al passaggio del segnale, ma raggiunge il suo valore massimo proporzionalmente ai parametri impostati, e quindi spesso per correggere ad elevato valore suoni impulsivi che richiedono un intervento immediato, non è adeguato, ed anche se rendo il tempo di attacco più basso possibile, come vedremo quando parleremo di processori dinamici, questo rende la forma d’onda tanto più distorta quanto più il suo inviluppo si discosta da quello impostato dai parametri dinamici.

In pratica la forma d’onda di un suono ha la sua distribuzione spettrale che varia come detto dinamicamente nel tempo, e questo rappresenta il suo Inviluppo. Se agisco con un equalizzatore Statico, questo processa il segnale in modo costante, quindi non legato all’inviluppo. Se processo con un equalizzatore Dinamico dovrò impostare i vari parametri di cui dispone ad identificare l’inviluppo di processamento (come vedremo meglio quando parleremo di processori dinamici), più questi valori rispecchiano l’inviluppo della forma d’onda da processare o rispecchiano la forma di inviluppo per cui creativamente si vuole andare a processare e tanto più con precisione si riesce a lavorare sul tono, ottenendo gli effetti desiderati.

L’equalizzatore Dinamico non è adatto ad essere utilizzato come equalizzatore Grafico in quanto non presenta una risposta lineare nel tempo ma dipende dalla dinamica, a meno che non venga come vedremo utilizzato come equalizzatore Statico.

Nel corso di questa trattazione abbiamo identificato come la Bandwidth ad esempio di un filtro Parametrico, sia il valore energetico medio percepito dall’uomo, ed il range di livello che va dalla Bandwidth alla frequenza Centrale è l’estensione del livello di Picco, percepito appunto come Picco di segnale. Quindi se ad esempio ho eseguito Boost a + 6 dB alla frequenza centrale di 1.000 Hz, la Bandwidth che dipende dal Q e dal tipo di filtro, è il valore energetico medio percepito come alterazione dello spettro che si trova a 0,707 di valore più basso, ad esempio + 3 dB, mentre il livello energetico che va dalla Bandwidth al picco massimo che è il valore della frequenza Centrale in questo caso a + 6 dB, è percepito come Picco Dinamico (fig. 43), cioè un estensione di + 3 dB che varia al variare della dinamica dello spettro del segnale audio processato. Per questo un qualsiasi equalizzatore Statico può essere considerato in parte anche equalizzatore Dinamico Indiretto, cioè un processore che indirettamente in quanto Statico, altera la percezione dinamica tonale del picco. E questa considerazione mette in luce come anche se do + 6 dB ad una frequenza, in realtà il valore medio percepito è 0,707 più basso, esempio + 3 dB, per cui se effettivamente volevo percepire + 6 dB dovrò incrementare il guadagno di ulteriori + 3 dB, cosi da avere + 9 dB al picco ma + 6 dB percepiti. E questo spiega anche come i picchi che portano in distorsione le apparecchiature non sono legati alla percezione, un livello di distorsione è portato da un picco di livello energetico maggiore di quello percepito.

Fig. 43

Fig. 44

In figura 44 un esempio grafico che rappresenta il modo di lavorare di un equalizzatore Statico.

Quando si lavora con un equalizzatore Statico l’inviluppo della forma d’onda da processare è modellato costantemente nel tempo e per questo motivo ad esempio se la risonanza non voluta cade in fase di inviluppo con eccessivo guadagno in cui la sua massima espressione è durante la fase di Attacco, questo lavora bene il quel preciso istante, ma ad esempio continua a processare anche in fase di Sustain e Release in cui questa risonanza potrebbe non presentarsi, ma anzi andando probabilmente a ridurre Bandwidth che in quella parte di Inviluppo potrebbe essere utile nel riconoscimento del sostegno di una nota o di armonicità caratteristica dello strumento, di una coda che potrebbe essere in questo modo anche mascherata dal contributo energetico di altri strumenti avendo un più alto valore energetico in quella stessa porzione di banda.

In figura 45 un esempio di equalizzatore Dinamico Software su Plugin.

Fig. 45

Attraverso l’equalizzatore Dinamico tutto questi problemi sono risolti, risolti se opportunamente tarato.

Un equalizzatore Dinamico può essere come una qualsiasi versione di equalizzatore con filtri visti fino adesso, ma in più come si vede dalla figura 43, possiede i classici controlli presenti in un processore dinamico (come vedremo meglio quando parleremo di processori dinamici).

La Threshold è il parametro di soglia superata la quale comincia il processamento, per cui tutti i segnali che rimangono sotto non vengono processati, e per questo lavora solo dove effettivamente vogliamo e non costantemente come per l’equalizzatore Statico. Quando ad esempio una risonanza supera la soglia questa verrà processata, ma se questo non si presenta ed il segnale rimane sotto la soglia non vi è alcuna alterazione della risposta.

n.b. Se il segnale lavora sempre sotto la Threshold, questo non viene dinamicamente processato e può essere utilizzato come normale equalizzatore Statico.

Attack rappresenta il tempo di attacco nella forma di inviluppo del processamento, quindi quando il segnale supera la soglia data dalla Threshold, questo impiega un determinato tempo (il tempo impostato, ms), per arrivare al massimo valore di guadagno o attenuazione dato. Ad esempio se voglio attenuare a – 6 dB ed imposto un attacco a 30 ms, una volta che il segnale supera la soglia, comincia l’attenuazione di guadagno verso i – 6 dB, in modo proporzionale e raggiungendo i – 6 dB dopo 30 ms di tempo. Questo tempo è necessario per minimizzare gli artefatti che si verificherebbero in caso di intervento immediato, e soprattutto indicano al processore la strada da eseguire nel processamento. Come si vede da figura 46, la fase di attacco (A) non è immediata, ma impiega un certo tempo per arrivare al suo picco massimo, per cui se avessi un tempo di intervento molto più breve (rettangolo arancione), andrei a lavorare come equalizzatore quasi-Statico da 0 ms con 0 dB di attenuazione (appena c’è l’intervento del processo superata la soglia), fino ad arrivare appunto a – 6 dB passati i 30 ms, ma che nell’inviluppo si trovano molto prima del suo picco, che è quello che vogliamo attenuare, e per cui il processore lavora in moda statico da 30 ms fino ad un tempo definito come vedremo dal parametro Release (con la linea gialla è indicato il tempo in cui l’equalizzatore lavora come statico), mentre invece devo farlo lavorare esattamente con andamento più simile possibile all’inviluppo di attacco dello spettro audio da processare, mentre il suo rilascio come vedremo dipende dal tempo di Release impostato. Sempre come vedremo questo è una considerazione di processamento ideale, nella realtà questo è impossibile da ottenere ma ci sono come vedremo in altre argomentazioni diverse filosofie con le quali a livello percettivo è possibile ottenere gli stessi risultati sonori.

Fig. 46

Se il tempo di attacco è invece troppo lungo (Slow Attack), esempio 150 ms (fig. 47), l’equalizzatore lavora dinamicamente con incremento proporzionale andando al valore di – 6 dB oltre il picco massimo dell’attacco, e questo vuol dire che al livello di picco in realtà si attenua ad esempio di – 5 dB, e quindi non è un processamento preciso e la risonanza potrebbe non essere attenuata adeguatamente, mentre vado via via all’aumentare del tempo di attacco a processare con più alto guadagno di attenuazione parti di spettro che probabilmente non ne necessitano. A parità di Release avrò invece un comportamento da equalizzatore Statico più breve, e per questo il contributo tonale viene meno alterato nel suo aspetto dinamico, quindi più preservato.

Fig. 47

Release rappresenta il tempo di decadimento del processamento una volta che il segnale audio è tornato sotto la soglia, e il principio è lo stesso dell’attacco solo in senso inverso. Se il tempo di rilascio ad esempio è troppo lungo, esempio 1 secondo, il filtro in questione andrà a processare sul segnale audio sempre più come equalizzatore Statico, ad esempio nella fase di Sustain (S) e Release (R), ed in parte anche nel Decay (D) se la Threshold è stata impostata con valore vicino a quello di picco dell’attacco, quindi sopra al livello energetico del Sustain e ad esempio a metà del Decay. In figura 48 un esempio che come il precedente presenta un filtro Parametrico con frequenza Centrale a 100 Hz e con un’attenuazione di – 6 dB. Dal momento che il segnale torna sotto la soglia di Threshold il processamento viene staccato e proporzionalmente il filtro torna al livello di guadagno di 0 dB. Tanto più il rilascio è lungo e tanto più l’Inviluppo continua ad essere processato fino a che non arriva a 0 dB, e quindi questo se mal tarato può portare ad alterazioni del Decay, Sustain e Release, variando il comportamento dinamico del segnale audio. Il tempo che intercorre tra la fase di Rilascio e l’effettivo valore 0 dB di amplificazione o attenuazione, può considerarsi come un processamento tanto più statico quando più piccolo è il guadagno o attenuazione data, avendo più piccole variazioni tra il valore massimo e minimo, quindi variazione tonale anche meno percepita.

Fig. 48

Se come da figura 49 imposto un Rilascio troppo breve avremo un processamento Statico più limitato e questo garantisce il mantenimento di una percezione dinamica dello spettro più accurata, non chè un processamento in questo caso più ottimizzato per lavorare sul Decadimento dell’inviluppo, ad esempio il decadimento di una risonanza, andando meno a processare parti di audio non volute come quelle di Sustain e Release.

Fig. 49

Quindi impostando correttamente il tempo di Attacco e Rilascio è possibile processare dinamicamente il tono di uno spettro audio molto più precisamente e al livello di intensità desiderato, distorcendo meno la tonalità dinamica dello spettro nel tempo, rispetto invece ad un’equalizzazione Statica come prima visto.

Range e Gain

Il Range ed il Gain in un equalizzatore Dinamico sono due parametri differenti, il Gain in questo caso è il livello massimo di guadagno o attenuazione che si vuole dare come processamento alla banda di frequenze desiderata secondo il filtro selezionato ed impostato. Questo ha sempre valore, cioè esegue un processo statico se il livello di segnale non supera la soglia, e per questo l’equalizzatore Dinamico può essere utilizzato anche come equalizzatore Statico. Se do + 9 dB avrò + 9 dB su tutto l’inviluppo dello spettro audio in quella determinata banda di frequenze filtrata. La stessa funzione ce l’ho se il segnale supera la soglia ma il Range è mantenuto a 0 dB.

Il Range non è altro che il gestore della variazione del livello dinamico. Dal momento che il segnale supera la soglia attraverso il Range è possibile decidere quanti dB in Boost o Cut deve avere il segnale ed in base al tempo di attacco e rilascio questi vengono proporzionalmente gestiti come prima visto.

Se utilizzo il Range non è necessario utilizzare il Gain in quanto che il segnale è ponderato dai controlli Dinamici, mentre in caso si voglia utilizzare il processore come equalizzatore Statico o misto Statico-Dinamico allora è necessario gestire il livello di guadagno dal Gain, in quanto che il Range non presenta valore per i segnali che rimangono sotto la soglia.

n.b. Se l’equalizzatore non presenta la possibilità di lavorare anche come Statico il Gain non c’è.

Se utilizzo entrambi, il livello di Gain farà lavorare l’equalizzatore come Statico quando il segnale rimane sotto la soglia, mentre quando supera la soglia il livello verrà gestito dal Range ed il Gain fungerà da amplificazione o attenuazione di banda allo stadio di uscita, un po come avviene nei normali processori dinamici come compressori ed espansori.

Può essere utile ad esempio per ridurre il livello del segnale di un fastidioso rientro continuo, ma poi se il segnale supera la soglia può essere che questo va a mascherare naturalmente il rientro ed in questo caso è più qualitativo lavorare sul tono dinamicamente per i motivi visti prima. Oppure per strumenti con una risposta dinamica molto piatta e continua come ad esempio il suono in uscita dalle Tastiere o strumenti Elettronici (non ripresi dal microfono), in cui lavora meglio un equalizzatore Statico se fatto lavorare solo quando lo strumento suona per evitare di enfatizzare ad esempio eventuali rumori di fondo quando in silenzio, può essere utile dare ad esempio guadagno in alta frequenza per far risaltare aria ed armoniche di cui poveri sono questi strumenti, ma nel caso in cui ci sia un eccessivo livello di guadagno ad esempio per un forte accento dato sulla tastiera con tasti pesati, il superamento della soglia può essere sfruttato per limitare il livello di picco di questo segnale a valori leggermente più bassi (quindi utilizzarlo in modo del tutto simile ad un Limiter). Attraverso il Gain è poi possibile decidere quanto livello al segnale compresso o espanso dare, ad esempio per rivitalizzare armoniche dopo una compressione in alta frequenza, o far risaltare il corpo dopo compressione in bassa per non portare in distorsione il segnale in uscita. Questo vale sia che si lavori in positivo quindi in guadagno, che in negativo quindi in attenuazione.

Il Range può lavorare sia in amplificazione che in attenuazione indipendentemente dai livelli di Boost e Cut del Gain, come vedremo più avanti.

Riprendendo l’immagine di figura 45, si evidenzia l’impostazione dei parametri del filtro 1, in cui la frequenza Centrale del filtro Parametrico è 91 Hz, con Q 24.8 quindi come si vede molto stretto. Presenta un guadagno Statico a – 11.9 dB ed una Threshold a – 58.7 dB. Finchè il segnale rimane sotto questo livello di soglia il filtro lavora come equalizzatore Statico con attenuazione di – 11.9 dB, mentre dal momento che il segnale supera la soglia l’equalizzatore comincerà a lavorare come Dinamico secondo le proprietà di attacco e rilascio viste prima. Si attiverà il Range che in questo caso è impostato a -10.7, il che significa che tramite i valori di attacco impostati avremo un calo del livello di attenuazione da – 11.9 dB a – 10.7 dB nell’arco di tempo di 16 ms.

Mentre dal momento che il segnale scende nuovamente sotto la soglia avremo di nuovo un aumento del livello di attenuazione da – 10.7 dB a – 11.9 dB nell’arco di tempo impostato dal Release di 160 ms, tornando a lavorare come Statico (i tempi di rilascio sono sempre più alti dei tempi di attacco perchè come visto nelle precedenti immagini i valori di Decay, Sustain e Release occupano uno spazio temporale molto maggiore rispetto a quello occupato dalla fase di Attack).

Fig. 45

Un filtro cosi impostato (in considerazione del filtro 1 nel grafico di figura 45), lavora in Downward Expansions e può essere ad esempio utile per ridurre in modo statico Feedback e Risonanze, e più queste prendono valore e più ci sarà un’attenuazione marcata entrando in modalità di processamento Dinamico.

Se il Range è impostato con guadagno positivo ma con filtro sempre impostato con Gain negativo, avremo che una volta superata la soglia il segnale verrà portato verso livelli di Boost, quindi contrari a quelli definiti Staticamente, e questo porta ad un processamento di tipo Upward Expansion. Questo può essere utile ad esempio per riportare ad enfatizzare porzioni di banda pulita dapprima ridotta per via della presenza di risonanze costanti, ma quando queste non si presentano può essere utile rivitalizzare quella determinata porzione di banda.

Se il Range è impostato con valori negativi ma il Gain con valori positivi, avremo che il segnale una volta superata la soglia subirà la relativa attenuazione, lavorando in questo caso in Downward Compression. Questo può essere molto utile per ridurre forti risonanze e sibilanti solo quando si presentano.

Se il Range è impostato con valori positivi ed il Gain è anche lui con valori positivi, avrò un’amplificazione del livello di segnale una volta che supera la soglia, e questo fa lavorare il processore in Upward Compression, utile per enfatizzare armoniche e far risaltare ad esempio porzioni di banda mascherate da altri strumenti musicali.

n.b. In un equalizzatore Dinamico di questo tipo è quindi possibile lavorare in tutti e 4 gli stadi di processamento Dinamico, Upward e Downward li analizzeremo meglio quando parleremo di processori Dinamici.

Come si vede comparando le immagini di figura 50, si nota come il processamento Dinamico (curva di equalizzazione linea bianca) lavori ugualmente una volta che il segnale supera la soglia anche con Gain a 0 dB, e questa è la conferma che il Gain è solo funzione della Staticità di lavoro del filtro.

Fig. 50

Si nota anche come il livello di guadagno dinamico non si uguale in entrambi i casi, eppure il segnale in ingresso è in entrambi i casi sopra la soglia. Il livello impostato come Range è raggiunto solo dai picchi di segnale mentre la maggior parte dell’energia è contenuta al livello di Bandwidth, e questa è la conferma della teoria precedentemente vista per cui il livello energetico che si presenta tra la Bandwidth ed il suo picco è un livello energetico dinamico e percepito ad orecchio come tale.

Questa non Staticità è dovuta all’andamento dinamico del filtro stesso.

Il Range non è come si potrebbe pensare un potenziometro Statico, nel senso supero la soglia e ho sempre Boost e Cut al valore in dB impostato secondo i parametri di attacco e rilascio. Questo non sarebbe utile al fine del processamento Dinamico, porterebbe alla generazione, anche se ponderata dalle azioni di attacco e rilascio, di percepire oscillazioni e sobbalzi dinamici del segnale audio. Il Range (come vedremo meglio quando parleremo di Processori Dinamici), è un potenziometro Dinamico attraverso il quale è possibile decidere un Target di livello. Si comporta esattamente come una Ratio (che analizzeremo megio quando parleremo di processori Dinamici), attraverso la quale è possibile decidere il rapporto di compressione od espansione dinamica, nel senso se imposto una Ratio di 3:1 avrò che per ogni 3 dB che superano la soglia ne usciranno solo 1, quindi vi è una un’attenuazione del segnale audio (una compressione), e questo è un rapporto dinamico, nel senso che se ho valori differenti non avrò sempre 1 dB in uscita, ma il segnale audio verrà di conseguenza rapportato, se ho 6 dB in ingresso avrò 2 dB in uscita, se ho 1,5 dB in ingresso avrò 0,5 dB in uscita. E cosi si comporta il Range, solo avendo come riferimento il Target di guadagno desiderato in dB, ma il comportamento è lo stesso di un rapporto proporzionale e per questo ad esempio a parità di Threshold più il livello del segnale in ingresso è alto e più il Target verrà raggiunto, quindi avrò l’amplificazione o attenuazione desiderata, mentre tanto meno segnale supera la soglia e tanto più lontano sarà il processamento rispetto al Target in dB impostato. Stessa cosa aumentando o calando la soglia di Threshold, più si fa superare la soglia e più verrà raggiunto il livello di Target impostato.

Aumentando il livello di Rilascio il livello del segnale processato rimane sempre più costante verso il Target definito, mentre aumentando il tempo di Attacco rimane sempre più verso valori bassi prossimi allo 0 dB.

Questo può far capire come sia molto più difficile lavorare matematicamente e con precisione attraverso un equalizzatore Dinamico rispetto ad uno Statico, in cui + 6 dB sono + 6 dB, ma proprio perchè la dinamica del suono è molto varia nel tempo e nello spettro, e questa è una sensazione percepita, è ancora più utile in fase di processamento dinamico impostare i vari valori dei vari parametri sia per quello che si vede dal grafico dell’equalizzatore stesso, aiutati se possibile da spettri di analisi RTA, ma in perfetto connubio con quello che si sente.

n.b. La curva del filtro è dinamicamente mantenuta Costante, Proporzionale, Simmetrica, ecc…come da filtro stesso nelle sue variazioni di guadagno.

Fig. 51

Fig. 52

Come si vede in figura 51 – 52, dal momento che lavoro con Gain e Range insieme, avrò un comportamento di processamento differente. Nel caso di figura 51 il Gain è impostato per attenuare mentre il Range per amplificare, ma la stessa cosa avviene al contrario. Quando il segnale rimane sotto la soglia di Threshold avrò l’attenuazione statica data dal Gain, in questo caso – 5 dB, mentre quando il segnale supera la soglia, avrò che il livello di segnale Dinamicamente processato dal Range subisce della relativa Attenuazione o Boost dato con il Gain. Quindi in questo caso se mi trovo con il segnale a + 5 dB di Range avrò che portando il Gain a – 5 dB il segnale oscillerà tra valori positivi e negativi rispetto allo 0 dB in relazione alla Dinamica del segnale audio processato, quindi verrà amplificato. Se porto in negativo anche il Range, ad esempio a – 5 dB, avrò che tutti valori di attenuazione Dinamica saranno spostati di ulteriori – 5 dB di attenuazione, quindi se il segnale dal Range è processato a – 5 dB, me lo ritroverò a – 10 dB. Questo è ancor più chiaro nell’immagine di figura 46 in cui sia il Gain che il Range sono a valori positivi e per cui la curva di equalizzazione come si nota va a superare quella data dal Gain come impostazione di guadagno Statico.

Lavorare con Gain in aggiunta al Range, a parte il discorso del processamento Statico per quando il segnale non supera la soglia può essere molto utile per gestire in modo preciso la direzione della curva Dinamica, quindi portandola verso valori di maggiore Guadagno o Attenuazione, in quanto come visto risulta molto più difficile utilizzando il Range il quale identifica solo un Target. Però in questo caso l’aggiunta di un potenziometro Statico porta anche più rumore e distorsione, per cui la migliore procedura di lavoro è quella di lavorare o con filtri Statici o con filtri Dinamici a seconda delle esigenze, se non in considerazione di un processamento ad ampia Bandwidth in cui si riescono ad ottenere ad esempio effetti di compressione per poi aumentando il Gain far risaltare armoniche. Anche perchè se lo faccio in una banda stretta, l’attenuazione della banda per ad esempio calare le risonanze presenti, per poi dalla stessa eseguire un aumento di guadagno tramite Gain, porta nuovamente a far risaltare queste risonanze, per cui poco utile, mentre a più ampia Bandwidth si vanno a considerare eventualmente per certi strumenti frequenze che portano il segnale sopra alla soglia, cosi da attenuare queste e far risaltare frequenze come appunto le armoniche a più basso livello che si trovano naturalmente sotto alla soglia (vedremo meglio questo quando parleremo di processori dinamici).

Sidechain

Attraverso il controllo di Sidechain è possibile gestire lo spettro audio da processare, secondo l’inviluppo di spettro di un segnale esterno.

Questo può essere molto utile per evitare mascheramenti tra i vari canali di diverse riprese microfoniche, oppure come vedremo in argomenti dedicati, per enfatizzare o comprimere bande di frequenze con eccessivo guadagno o eccessivamente attenuate, o ancora per funzionalità di processamento dinamico automatico.

Altro

Un equalizzatore Dinamico come quello di figura 43 può lavorare sia per un segnale Mono che Stereo L-R che M-S.

n.b. Nel corso di questa trattazione analizzeremo meglio anche altri parametri disponibili in un equalizzatore Dinamico.

Se l’equalizzatore Dinamico viene tarato bene il processamento segue l’andamento del segnale audio da processare (anche se in realtà ci sono sempre tolleranze in base al segnale audio da processare e al processore equalizzatore in uso). Questo processamento è proporzionale al variare del guadagno, in quanto che come vedremo, avendo opportunamente definito un valore di soglia (Threshold) oltre la quale il segnale viene proporzionalmente processato, avremo il corrispettivo adeguamento sul guadagno del filtro.

Variando i valori di Threshold, Attacco, Rilascio e Range è possibile ottenere risalti o mascheramenti in modo del tutto personalizzato, secondo determinate sensazioni sonore percepite.

Rimando a questo articolo per maggiore comprensione, legata all’utilizzo di processori dinamici ma riportabile anche in utilizzo di equalizzatori Dinamici per considerazioni che faremo in argomenti dedicati.

https://davideruiba.com/2019/04/30/linee-guida-le-basi-per-regolare-la-dinamica-di-un-suono-a-regola-darte/

L’equalizzatore Dinamico è presente esclusivamente in dominio Digitale e Software. Questo non viene realizzato in ambito analogico per via della sua complessità di circuito che deve essere appunto un mix tra le caratteristiche di filtraggio di un equalizzatore normale ed un processore di dinamica, che andrebbe a creare maggiori distorsioni, sfasamenti, e senza raggiungere risultati qualitativamente accettabili, e soprattutto risultando con costi molto elevati. In contesto Digitale lo si ritrova spesso nei Crossover ed Equalizzatori Grafici per la taratura degli impianti audio, se pur in versione semplificata rispetto a come visto a quelli Software su Plugin, sia per lasciare le potenzialità del processamento a processi più dedicati, come appunto l’equalizzazione Grafica, sia per il suo utilizzo finale che non è propriamente dedicato al linearizzare la risposta in frequenza di un impianto audio ma che può aiutare a far risaltare porzioni di banda mascherate, sia per sempre la complessità di realizzare un circuito di questo tipo. Mentre si trova molto più spesso a livello di Plugin Software ed in cui si sfruttano tutte le sue potenzialità, adatto all’utilizzo di processamento di segnali audio come riprese microfoniche, mix di strumenti, gruppi mix, ecc..

n.b. Un equalizzatore Dinamico rende appunto Dinamico un qualsiasi filtro analizzato in questa serie di articoli (più diffuso sugli Shelving e Parametrici che siano Costanti, Proporzionali, Simmetrici ed Asimmetrici, meno diffuso invece per i filtri Cut Out in quanto che l’utilizzo di un filtro Cut Out è generalmente quello di tagliare in modo permanente, quindi Statico, una determinata porzione di banda non voluta).

n.b. Come si può intuire un analizzatore di spettro che aiuti a capire l’andamento spettrale del suono è molto importante per capire meglio come tarare finemente i vari parametri di processamento dinamico.

In figura 53 un altro equalizzatore dinamico, in questo caso più sofisticato e con molti più parametri del precedente, in quanto questo più che equalizzatore dinamico puro è un ibrido, può essere configurato sia come equalizzatore dinamico, che come processore dinamico multibanda o wideband, per cui molti di questi controlli sono prettamente relativi ai processori dinamici e non ci allungheremo in questa serie di articoli dedicati ai puri equalizzatori dinamici, ma li vedremo meglio per maggiore comprensione quando parleremo di Processori di Dinamica. In ogni caso i principi visti per gli equalizzatori dinamici rimangono gli stessi.

Fig. 53

Rimando ad argomento Acustica per maggiori informazioni sull’Inviluppo.

Considerazioni

  • Un equalizzatore Dinamico è il processore che meglio riesce a lavorare sullo spettro tonale musicale nel tempo, in quanto che la risposta in frequenza ha una sua dinamica che varia nel tempo, impossibile da controllare e correggere finemente con un equalizzatore statico. E’ più indicato per processare strumenti dinamici, come quelli Percussivi, ma anche su Voci, Archi e Fiati e strumenti Elettrici come Basso e Chitarra. Meno indicato invece in strumenti elettronici in cui le variazioni dinamiche tonali sono molto limitate e può risultare più trasparente ed efficiente l’utilizzo di equalizzatore Statico.
  • Un equalizzatore Dinamico permette di lavorare meno sia con l’equalizzazione che con il processore Dinamico considerati in modo separato, ed ottenere la stessa sensazione acustica percepita.
  • Un equalizzatore Dinamico se correttamente impostato, non da Boost o Cut dove non necessario, non aumenta il rumore di fondo, mantiene un livello dinamico molto più ampio, lasciando il silenzio in silenzio ed enfatizzando o comprimendo picchi se necessario.
  • Un equalizzatore Dinamico rispetto ad uno Statico consente di distorcere meno il tono musicale, garantendo massima chiarezza con minori mascheramenti soprattutto tra più strumenti che lavorano in range di frequenze simili. Consente di mantenere più fedelmente il naturale equilibrio tonale modellando l’intensità del timbro in base a come la nota viene suonata.
  • Un equalizzatore Dinamico consente di sostituirsi anche a processamenti paralleli come Enancher e Vitalizer, in quanto a meno di non particolari processamenti, sono funzionalità raggiungibili anche con questi processori, i quali possono lavorare anche in modo parallelo, gestendo il giusto mix tra segnale DRY e segnale Processato.
  • In un contesto di forti rientri tra i vari microfoni di ripresa, come può essere ad esempio un ambiente Live, se opportunamente tarato, consente di mantenere questi rientri a più basso valore e quindi migliorare significativamente la chiarezza dello strumento ripreso.
  • Un altro vantaggio dell’equalizzatore Dinamico rispetto a quello Statico è che avendo base di circuiteria dinamica, possiede l’ingresso Side Chain, con il quale è possibile processare tonalmente un segnale audio da uno spettro di audio esterno, ottenendo molti e diversi vantaggi a risolvere determinati problemi o automatizzare dei processi che vedremo in argomenti dedicati.
  • Il principale difetto di un equalizzatore Dinamico è che pesa più che un equalizzatore Statico sul processore in cui è installato, lavora meno bene su segnali impulsivi e stabili nel tempo. E’ meno efficiente nel modellare elevati livelli di segnale, come Feedback e Comb Filtering.
  • Rispetto ad un processore Dinamico limitato nel processamento a tutta la banda audio, o nei casi di maggiore qualità ad un filtro Passa-Banda o Cut Out o Notch come vedremo quando parleremo di processori Dinamici, o ad un livello ancora più alto nella banda audio con 3 – 4 filtri Passa-Banda, caso dei processori Dinamici Multibanda, l’equalizzatore Dinamico può sfruttare una qualsiasi tipologia di filtro e lavorarci dinamicamente, quindi infinite possibilità di controllo, che ricordo essere sempre un’arma a doppio taglio.
  • Utilizzando un equalizzatore Dinamico in un MIX si riesce a lavorare con più precisione nel far risaltare o mascherare singoli strumenti, effetti, armoniche, senza intaccare il resto dello spettro, soprattutto nel contesto dinamico, quindi anche senza alterare la dinamicità degli strumenti non interessati al processo, a differenza di un equalizzatore Statico che invece processa costantemente anche quando non necessario, e per cui si necessita eventualmente di un processamento selettivo, ma che non porta in egual misura lo stesso risultato.
  • Dal punto di vista del guadagno, c’è da dire che automatizzare il processo di amplificazione ed attenuazione porta come risultato maggiori incertezze e distorsioni rispetto ad avere un’amplificazione Statica, ma i vantaggi di un processamento Dinamico sono qualitativamente superiori agli artefatti che l’automazione del guadagno porta.

Vedremo meglio in altre argomentazioni come applicare questo equalizzatore in situazioni reali e pratiche di utilizzo.

Altri Equalizzatori Dinamici

Come anticipato esistono anche versioni più semplificate dell’equalizzatore Dinamico Floating Band visto prima, e questi sono a volte presenti all’interno di equalizzatori Digitali e Crossover Digitali Hardware come un ulteriore processo al classico equalizzatore Statico, Crossover ed altre funzioni integrate.

Il loro scopo è quello di migliorare l’intelligibilità e chiarezza di una particolare banda audio, quindi che esula dalla operazioni di linearizzazione e taratura impianti audio vista in questa serie di articoli con gli equalizzatori Grafici e filtri vari, ma che vedremo meglio in altre argomentazioni come per i Crossover, sono più tool per gestire Enfasi, De-essing e Vitalizing, e spesso lavorano in Parallelo con la circuiteria di equalizzazione Statica.

Questi equalizzatori nei processori che li ospitano vengono spesso chiamati con abbreviazione DEQ (Dynamic Equalizer) o semplicemente DYN (Dynamic).

Esistono fondamentalmente 2 versioni di equalizzatori Dinamici “semplificati”:

  • Quelli di figura 54 sono di più scarsa qualità, nel senso che generalmente sono realizzati con algoritmi e filtri più scadenti, ed offrono una possibilità più limitata di configurazione. Sono anche i primi ad essere stati inventati.

Fig. 54

Sono semplici sezioni di filtri passa-banda, che dividono lo spettro generalmente in 3 – 4 bande, alle cui bande sono associati controlli di processamento dinamico. Si può quindi parlare più di Compressori ed Espansori Multibanda secondo il metodo in cui vengono utilizzati come visto anche nei precedenti, piuttosto che essere veri e propri equalizzatori Dinamici.

Generalmente visto anche il poco spazio a disposizione dal punto di vista dell’interfaccia grafica e programmazione dei relativi encoder e soft-key hardware, è generalmente una sezione di processamento divisa in due parti, una parte in cui è possibile selezionare ed impostare il filtro (fig. 55), in questo caso fino ad un massimo di 5 filtri attivabili e solo Parametrici, ed una parte in cui è possibile agire sulle caratteristiche dinamiche del filtro in selezione (fig. 56).

Fig. 55

Fig. 56

Nella sezione dinamica è come sempre possibile impostare la soglia di Threshold superata la quale si attiva il processamento dinamico, secondo i parametri di Attacco e Rilascio impostati. In questo caso per la gestione del livello di amplificazione o attenuazione c’è il parametro RATIO, che è il parametro caratteristico ritrovabile come vedremo nei Compressori ed Espansori. Rispetto al Range presente invece negli equalizzatori Dinamici Floating Band come visto prima, il Ratio è come anticipato un rapporto di proporzione tra il livello di segnale in ingresso e uscita, questo è un parametro ormai standardizzato in utilizzo di processori Dinamici come i Compressori ed Espansori, ma permette una minore precisione, non avendo il riferimento di attenuazione o guadagno in dB.

n.b. In realtà il RATIO è più fedele dal punto di vista di indicare attraverso il relativo Meter il livello di attenuazione che si ha in tempo reale, dato dal processamento Dinamico, in quanto che come visto la dinamica di un segnale audio varia anche di molto nel tempo e quindi a parità di impostazioni (Threshold, Attack, Release) non si ha mai un preciso valore in dB definito, ma appunto varia in base al livello di segnale che supera la soglia ed alle impostazioni di attacco e rilascio. Ad esempio se utilizzo il Range con guadagno a + 9 in realtà non avrò sempre + 9 dB di guadagno, ma dipenderà dai valori di attacco e rilascio, raggiungendo i + 9 dB solo nella fase di tempo tra la fine dell’attacco e l’inizio del rilascio, che delimita appunto un Range (e da qui il nome) di livello energetico stabile, mentre con la Ratio so esattamente di quanto il segnale audio è attenuato o amplificato se utilizzato in Upward. Ma vedremo meglio questo quando parleremo di Processori Dinamici.

Di fianco ai parametri appena visti è spesso possibile ritrovare un grafico rappresentativo della curva di compressione ed espansione risultante e Meter Bar che identificano il livello del segnale relativo alla banda filtrata in ingresso al processamento Dinamico (quella a sinistra), ed un Meter Bar che identifica il livello di attenuazione o amplificazione in uscita (quello a destra), (tutte cose che vedremo meglio quando parleremo di Processori Dinamici).

Fig. 57

Quelli di figura 57 sono equalizzatori Digitali un po più articolati e seguono invece la filosofia di un Floating Band Dinamico, per cui è possibile attivare filtri Parametrici, limitati a 4 bande, ed in cui vi è la presenza del controllo di Threshold e relativo Range di Attenuazione o Boost e controlli di Attacco e Rilascio. Mentre non è possibile rendere dinamici i filtri Shelving. In questo caso le bande dinamiche sono controllate dal canale 1 – 2 – 5 – 6 che da normale filtro Statico diventano un controllo per il filtro Dinamico, mentre il 3 – 4 – 7 rimangono ad esclusivo utilizzo per il normale equalizzatore Statico.

  • Quelli di figura 58 sono un’evoluzione di quelli di figura 54 e precedono lo sviluppo degli equalizzatori Dinamici Floating Band come quello di figura 57.

Fig. 58

Questi presentano una circuiteria di Equalizzazione Dinamica più avanzata e anche più qualitativa rispetto a quella standard utilizzata nei processori come quelli di figura 54.

Anche in questo caso si hanno un numero di filtri limitato e generalmente lavorano solo su filtri Parametrici.

I parametri di soglia Threshold sono 2, una soglia superiore o High Threshold ed una soglia inferiore o Low Threshold, quindi non 1 come generalmente avviene, il Boost e Cut dei vari filtri sono sostituiti da Low Level per il controllo di Range Low e High Level per il controllo di Range High, ed entrambi possono lavorare sia in amplificazione che attenuazione.

Quando il segnale rimane sotto la soglia inferiore questo viene attenuato od amplificato secondo il valore in dB impostato con il Low Level, mentre quando il segnale supera la soglia superiore viene invece amplificato od attenuato secondo il valore in dB impostato con High Level, il tutto modellato dai parametri di Attacco e Rilascio impostati. Se il livello del segnale si trova in mezzo tra la soglia inferiore e superiore, questo subisce un morphing, dipendente dai valori delle due Threshold e dal livello del segnale stesso.

Come si vede ad esempio in figura 59, al segnale che rimane sotto la soglia viene dato un Boost. In questo esempio abbiamo un filtro Parametrico con frequenza Centrale a 1.000 Hz, un valore di Low Threshold di – 20 dB, ed un Low Level di + 12 dB, mentre la High Threshold è impostata a – 5 dB con High Level a 0 dB. Il segnale in ingresso è a – 25 dB e quindi si trova – 5 dB sotto la Soglia Bassa, e per questo viene dato un Boost di + 12 dB che porta il suo picco a – 13 dB. All’aumentare del livello del segnale di ingresso, avviene la fase di Release del processamento Dinamico, una volta superata la soglia. Come si vede il picco di segnale da enfasi data dal Low Level, non eccede mai il livello di – 5 dB che è la soglia di High Threshold, se non per demorfing dato dal processamento del segnale stesso con conseguenti tolleranze quando il segnale si trova allo stesso livello del valore di Threshold. Questo avviene quando il livello di segnale una volta che viene processato da Low Level supera la soglia di High Threshold, questo viene in automatico ponderato dall’azione di Attacco ed eventuale Rilascio dell’High Level, quindi ci si trova con due processamenti in contemporanea. Essendo High Level a 0 dB, quindi non processante, questo tende ad appiattire tutto il Boost di segnale portato dal Low Level, fino ad avere valori di 0 dB lineari sopra alla soglia di High Threshold.

Fig. 59

Nella fase di Morphing, quindi quando il livello di segnale si trova ad essere processato sia dal Low Level che dall’High Level, la curva risultante mostrata a livello grafico è calcolata da un algoritmo proprietario, che duplica il valore dei singoli filtri in dipendenza delle singole Threshold, ne identifica le singole curve caratteristiche e poi esegue una ponderazione dell’una con l’altra. Questo porta una leggera latenza sul segnale di uscita ma poco percepibile ad orecchio, e soprattutto permette al tecnico di prevedere l’andamento della curva in base alle impostazioni date.

Questo tipo di equalizzazione Dinamica può essere molto utile per enfatizzare particolari bande di frequenze, ad esempio per enfatizzare armoniche, senza che un eccessivo livello di segnale porti ad un effetto contrario, ad esempio generazione di risonanze e sibilanti, essendo ponderato da due differenti livelli di soglia, uno sopra ed uno sotto. Quindi si tratta di un processore con doppia funzione dinamica su stessa banda di frequenze.

Un altro esempio può essere quello di figura 60 in cui Low Threshold è impostata a – 20 dB e Low Level a 0 dB, mentre High Threshold impostata a – 5 dB e High Level a + 12 dB. In questo caso una volta che il segnale supera la soglia High Level vi è un Boost di + 12 dB, mentre una volta che il segnale torna sotto la soglia di High Threshold, questo viene proporzionalmente attenuato secondo le impostazioni di Release, e dal momento che finisce sotto la soglia di Low Threshold questo viene ponderato da anche dal Low level come nel caso precedente. Come si nota in questo caso ancora più evidente, tanto più il Morphing è presente e tanto più deformata è anche la curva di filtro risultante, tanto più piccola quanto più deformata. Questo per tempi di attacco e rilascio molto brevi non è percepibile, ma per attacchi e rilasci lenti soprattutto in media frequenza è percepibile una variazione tonale.

Fig. 60

In figura 61 abbiamo le stesse soglie di figura 59 ma con Low Level a + 12 dB ed un High Level a – 12 dB. Quando il livello del segnale supera la High Threshold si vede come viene attenuato di – 12 dB, al contrario per il Low Threshold, e di conseguenza quando il segnale di ritrova in mezzo tra due processamenti dettati dalle impostazioni di Attacco e Rilascio subisce deformazione, non solo di Boost o Cut ma anche di forma d’onda, diventando in tutto e per tutto un filtro Asimmetrico.

Questo può essere utile per enfatizzare particolari bande di frequenza mantenendo eventuali armoniche risonanti a più bassi valori.

Fig. 61

n.b. La doppia soglia determina un processamento inverso rispetto a quello classico di un equalizzatore dinamico, ottenendo di conseguenza benefici e problematiche su differenti aspetti come quelli visti.

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 – IV (Filtri Semi-Parametrici, Filtri Fully Parametrici, Circuiti Parametrici, Constant Q, Proportional Q, Simmetrical Q, Comparazione Filtri Parametrici).

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).

Equalizzatori – VIII (Struttura di un Equalizzatore, Livello di Tensione Operativo, Mono – Stereo – Multicanale, Link, Unità Rack).

Equalizzatori – IX (Connessioni, Alimentazione, Materiali, On/Off, Bypass).

Equalizzatori – X (Overload, Meter, Potenziometro e Variatore di Frequenza Parte I).

Equalizzatori – XI (Potenziometro e Variatore di Frequenza parte II).

Equalizzatori – XII (Setup di Equalizzazione Parte I).

Equalizzatori – XIII (Setup di Equalizzazione Parte II).

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