Il Decibel in dominio elettrico digitale

Standard a livello digitale

Vediamo adesso quali sono gli standard più comunemente utilizzati per definire una scala di decibel in ambito digitale.

Per standard di tensione in dominio digitale si intende il percorso del segnale da dispositivi di output ad input sempre in dominio digitale, quindi dopo la conversione A/D e prima della conversione D/A ( il segnale digitale sarà sempre e comunque da convertire in analogico prima della diffusione sonora in quanto la fisica del suono è in natura in dominio analogico ).

I due standard rappresentativi sono sempre quello EBU ed SMPTE che pongono come riferimento il massimo valore dell’onda quadra oltre il quale si generano fenomeni di distorsione. Per l’EBU è + 18 dBu ( prendendo sempre come riferimento lo o dBm visto precedentemente ) pari a 6,16 V, per l’SMPTE è + 24 dBu pari ad un valore di tensione di 12,28 V. Altri standard come quello Giapponese + 22 dBu.

Alcuni produttori più che altro per strategie di marketing creano propri standard di utilizzo per il collegamento delle proprie apparecchiature audio digiali. Questo avviene soprattutto in ambito consumer in quanto sia lo standard EBU che SMPTE hanno creato uno standard considerando di unire l’ambiente consumer a quello professionale.

n.b. Lavorare con tensioni più elevate come il caso digitale rispetto a quello analogico necessità si di circuiti più sofisticati e delicati ma consente di ottenere a valle del percorso del segnale una migliore qualità risentendo meno delle interferenze esterne soprattutto ed anche perchè in dominio digitale l’onda è quadra e non sinusoidale più difficile da deformare, in dominio digitale poi come vedremo in altre argomentazioni ci saranno altri tipi di problemi.

Qui di seguito c è una tabella riassuntiva sulle tipologie di Decibel e relativo utilizzo nelle connessioni digitali:

Di seguito un esempio dei riferimenti per i livelli di segnale audio digitale nei due standard compreso consumer e pro non rientranti in queste due società.

La prima barra rappresenta la scala comunemente utilizzata nei meter digitali con riferimento massimo 0 dBFS.

La seconda barra mostra lo standard SMPTE in cui si nota come + 24 dBu sia il massimo valore di tensione portabile.

La terza barra mostra lo standard EBU in cui si nota come + 18 dBu sia il massimo valore di tensione sopportabile.

La quarta, quinta e sesta barra mostrano come alcuni produttori ( es. RME ) non si appoggiano a standard esistenti ma ne creano uno proprio per il collegamento delle proprie apparecchiature e limitare cosi il consumatore all’acquisto e alla fidelizzazione.

Per fare qualche esempio:

Le apparecchiature digitali sono nate e costruite per lavorare al meglio interfacciate tra di loro, infatti quando si collegano apparecchiature audio digitali secondo lo standard di collegamento seguito in modo che possano essere sincronizzate e possano leggere e trasmettere il segnale audio ( vedremo poi gli standard di trasmissione dati audio più utilizzati a livello professionale in altre argomentazioni ) il livello della tensione può essere tranquillamente portato a 0 dBFS in quanto i circuiti sono costruiti per leggere e trasmettere questi valori di tensione ( in realtà visto le dinamiche in gioco è sempre bene avere dei picchi di segnale al massimo a – 6 dBFS o – 5 dBFS, ancora più se si parla di file audio da convertire, in quanto la conversione soprattutto se verso campionamenti e quantizzazioni più basse porta sempre ad un innalzamento del livello del segnale ( +1 / +2 dB ), lo stessa cosa vale se si riproduce un file audio attraverso convertitori D/A o lettori con algoritmi di scarsa qualità ( come gli mp3 player ).

n.b. In generale è sempre bene rimanere qualche punto sotto lo 0 dBFS in quanto qualsiasi tipo di meter anche il più veloce ed istantaneo come il Peak Meter o il Digital Meter ha sempre un valore medio ed una tolleranza di visualizzazione, per cui può capitare la coincidenza che il segnale sia in distorsione a + 1 dB ma il meter lo visualizza ad esempio a – 1 dB o 0 dB.

Quando si collegano apparecchiature che presentano meter digitali ( come ormai tutti i moderni mixer digitali ) con apparecchiature analogiche è bene fare attenzione per non portare il circuito di ingresso od uscita analogica a valori di distorsione e conseguenti rotture. Se il meter digitale segue lo standard SMPTE dovremo inviare un valore di tensione massima al dispositivo analogico pari a – 24 dBFS che è lo 0 dBu con valori di tensione pari a 0,775 V o – 20 dBFS che è il + 4 dBu con valori di tensione pari a 1,224 V a seconda del riferimento che utilizza il dispositivo di ingresso. Se segue lo standard EBU dovremo inviare un valore di tensione massima pari a – 18 dBFS che è lo 0 dBu con tensione di 0,775 V o – 14 dBFS che è il + 4 dBu con tensione di 1,223 V.

n.b. Lo 0 dBu in dominio digitale rappresenta la tensione di 0,775 V e non 1,223 V questo perchè lo standard è stato creato prima dell’introduzione del valore di 50 Ohm per la resistenza di uscita a livello di linea.

Fortunatamente i più moderni mixer digitali segnalano il superamento del valore massimo con led di colore rosso o arancio ( fig. 1 ).

Fig. 1

n.b. In alcuni casi può capitare che seppur invio all’amplificatore di potenza un valore di tensione pari ad esempio a – 10 dBFS questo non vada in distorsione, il motivo principale sta nelle perdite che ha il segnale nel percorso di attraversamento del cavo e nelle resistenze di ingresso del circuito dell’amplificatore. E’ possibile alzare il valore di tensione fino a poco prima dell’innesco dei valori di distorsione dei dispositivi di ingresso, considerando le dinamiche in gioco quindi come vedremo in successive argomentazione il loudness del programma musicale che si va a trasmettere.

Mentre a livello digitale se l’invio di un segnale digitale esempio a – 3 dBFS porta in distorsione l’ingresso digitale del dispositivo ad esso collegato è probabile che il dispositivo che riceve segnale segue uno standard differente, esempio l’output è su standard SMPTE mentre l’input è su standard EBU per cui uno 0 dBFS SMPTE manda in distorsione un ingresso EBU. Altre volte invece soprattutto se invio segnali prossimi allo 0 dBFS può essere il circuito di ingresso che sovracampiona o quantizza il segnale entrante producendo a volte un innalzamento della gamma dinamica e dei valori di tensione producendo valori di distorsione. Quest’ultimo fenomeno è molto presente quando si convertono file audio soprattutto in file audio compressi.

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