É meglio l’analogico o il digitale? La distorsione e la saturazione nell’era digitale: tra falsi miti e realtà

Distorsione e saturazione nell'era digitale_BIT_RES_MINISi dice che dietro ogni leggenda ci sia del vero. Il guaio è che le leggende sono solo la punta dell’iceberg e possono essere facilmente fraintese se non si dà uno sguardo anche sotto la superficie dell’acqua. Stavolta ci prendiamo il compito di far luce su alcune di queste leggende riguardanti l’audio analogico e digitale, andando a ricercare i motivi che le hanno generate, nel tentativo di chiarire le idee ai curiosi e agli appassionati di questi due mondi.
a cura di Stefano Danese

Per continuare la lettura dobbiamo prima esser certi che i nostri lettori siano adeguatamente consapevoli di alcuni concetti ripetutamente citati nei paragrafi successivi.

 

Distorsione vs saturazione

Per distorsione si intende la modificazione che il segnale subisce in una catena audio, nel percorso che va da input e output. In altre parole, se il segnale in uscita non è uguale al segnale in ingresso vuol dire che c’è stata una distorsione. Anche un aumento o una diminuzione di volume è un tipo di distorsione. Parlando di suono, si associa comunemente questo termine ad un brusco stravolgimento timbrico, come nel caso di un distorsore per chitarra, o quando riceviamo male una stazione radio o una comunicazione telefonica. In questi casi si parla di distorsione armonica.

Anche se non è una regola matematica, possiamo dire che la distorsione è direttamente proporzionale al numero di fattori o strumenti che si frappongono tra l’input e l’output.

Immaginiamo una situazione live:

Input (voce) + mic + cavo + mixer [preamplificatore + compressore + eq + effetti + sommatore] + cavo + finale di potenza + cavi + altoparlanti + acustica ambientale = Output

Nel campo dell’audio, dove le variazioni di volume, o meglio dire di intensità, sono ampiamente concesse, la distorsione da tenere sotto controllo è proprio quella armonica, che riguarda il contenuto timbrico del suono. Microfoni, cuffie, altoparlanti, preamplificatori, etc, riportano fra le specifiche i valori di distorsione armonica o THD (Total Harmonic Distortion); a valori minori corrisponde una migliore qualità di acquisizione/riproduzione.

La saturazione è un tipo di distorsione armonica che viene usata per conferire al suono alcune caratteristiche timbriche. Come indica il nome, la saturazione si verifica quando un segnale riempie tutto lo spazio che ha a disposizione e inizia a subire un’azione di contenimento da parte delle componenti elettroniche. Un tipico esempio è la valvola termoionica, che viene sollecitata oltre i propri valori per ottenere quel suono caratteristico.

Quello che elettricamente avviene è uno schiacciamento del segnale eccedente che provoca una generazione di armoniche più o meno prevedibile. Nel caso delle valvole termoioniche si ha una predominanza di armoniche pari, nel caso dei transistor si generano armoniche dispari.

Per chi sente di aver finalmente trovato una risposta a qualcosa che non si era neanche mai chiesto, può tentare un piccolo esperimento per vedere, ascoltare e controllare il fenomeno della saturazione.

In un canale della nostra DAW, generiamo con un tool apposito una sinusoide a 440 Hz a -20 dBFS e applichiamo un analizzatore di spettro sul master e mandiamo in play.

Se vedremo comparire una curva in corrispondenza dei 440 Hz vuol dire che va tutto secondo i piani.

Distorsione e saturazione nell'era digitale_AnalSpett

Sinusoide a 440 Hz a -20 dBFS: tutto secondo i piani!

Ora mettiamo un compressore o un limiter sul canale della sinusoide impostando questi valori: ratio 10:1 o oltre, attack e release al minimo e iniziamo a scendere con la threshold.

Appena cominciamo ad arrivare in prossimità dei -20 dB dovremmo iniziare a vedere sull’analizzatore di spettro delle armoniche, generate dalla netta e violenta compressione che stiamo applicando. Se ascoltiamo il suono notiamo subito il cambiamento.

 

Compressore a 10:1

Compressore a 10:1

Distorsione e saturazione nell'era digitale_AnalSpettDist

 

In maniera molto semplificata questo è quello che accade anche in un circuito analogico in cui il segnale passa sotto forma di corrente alternata. Ora che potete sfoggiare con gli amici la vostra conoscenza in materia di distorsione e saturazione, possiamo addentrarci nel vivo della faccenda dei falsi miti e delle realtà.

 

N° 1 – La registrazione analogica su nastro è migliore di quella digitale

Durante la mia formazione come tecnico del suono, ho letto diverse volte che nei sistemi analogici l’onda sonora, sotto forma di corrente alternata, viene registrata sul nastro in maniera continua, cosa che non avviene in ambito digitale in cui l’onda sonora viene fotografata migliaia di volte al secondo e ricostruita con un certo grado di approssimazione.

La registrazione su nastro da questo punto di vista risulta migliore di quella digitale.

Evidentemente non sono stato l’unico ad aver preso per vera questa affermazione, visto che fra tecnici e musicisti la sento ripetere spesso, ma siamo davvero sicuri che sia così? Può effettivamente una tecnologia così datata essere migliore di una attuale? Evidentemente no.

Dal punto di vista tecnico, la registrazione analogica soffre di una serie di problematiche che introducono distorsione e artefatti, per cui confrontando il suono registrato con la sorgente, il risultato è tutt’altro che fedele. Non ci credete? Ecco alcuni problemi che forse non vi hanno detto sulla registrazione analogica.

  • Il flutter e il wow sono oscillazioni che si generano durante lo scorrimento del nastro che, essendo teso tra le testine, inizia a vibrare come la corda di una chitarra, introducendo microsfasamenti ed effetti simili al tremolo;
  • isteresi. Le particelle metalliche che ricoprono la superficie del nastro sono piuttosto pigre e non si spostano dal loro stato di quiete a meno che il campo magnetico della testina di registrazione non sia abbastanza forte da polarizzarle. Quindi i suoni più deboli di intensità non vengono incisi correttamente, così come le alte frequenze;
  • distorsione dei picchi. I transienti sono avvenimenti molto rapidi, dinamici e ricchi di alte frequenze, qualità che il nastro non riesce a soddisfare in pieno;
  • il rumore di fondo è una caratteristica intrinseca del nastro, alla quale si è cercato di ovviare con filtri di pre-enfasi e circuiti per la riduzione del rumore, che aggiungono a loro volta ulteriore distorsione;
  • deterioramento del materiale che avviene ad ogni passaggio e rischio di autocancellazione del materiale.

 

Questi aspetti della registrazione analogica – e sono solo alcuni – sono sufficienti a farci capire che, anche se registrato in maniera continua, il nostro segnale subisce un bel po’ di strapazzamenti.

La tecnologia digitale rappresenta un netto miglioramento su molti fronti, grazie ai prezzi contenuti e all’affidabilità degli strumenti, in grado di garantire sempre le stesse performance senza il bisogno di manutenzione costante.

Con frequenze di campionamento sempre più elevate, 144 dB di dinamica (per i formati a 24 bit) e nessun rumore di fondo, la registrazione dell’audio in digitale consente di catturare davvero fedelmente il suono in tutte le sue componenti dinamiche e timbriche.

 

N° 2 – Si ma il digitale è freddo, l’analogico è caldo!

E allora useremo il digitale in estate e l’analogico d’inverno 😉 

Scherzi a parte, gli aggettivi caldo e freddo non sono termini appropriati per descrivere le caratteristiche del suono e vengono usati impropriamente per esprimere una preferenza e un gusto personale.

Quello che in generale si intende con “suono caldo” è la sensazione di arricchimento timbrico che le macchine analogiche conferiscono al segnale audio in cui si riscontra una minore presenza di alte frequenze, mentre con l’aggettivo “freddo” ci si riferisce ad un suono spoglio, crudo, essenziale e apparentemente sbilanciato in favore delle alte frequenze.

Se volete darvi un tono, è meglio usare termini più appropriati, riferendosi al digitale come fedele, e all’analogico come artificioso.

 

N°3 – É impossibile mixare con una DAW!

Beh quello che ho cercato di riassumere nel titolo è un modo elegante per dire: “Ao, so tre ore che smanetto co ‘sto Eq e non fa un c***o! Col mixer analogico è tutta n’altra cosa!”.

Ci scusiamo con i lettori che non sono familiare con il dialetto romano, sono certo che il significato sia piuttosto chiaro, dopotutto come dargli torto…

É ovvio che lavorare su un software è molto diverso dall’uso di un apparecchio analogico, ma l’esempio sopra citato si riferisce ad un ritornello che mi capita di sentire molto spesso fra i fonici meno esperti e gli smanettoni della domenica. Il motivo è dovuto all’esperienza e alla qualità delle orecchie. Faccio questa affermazione per agganciarmi a quello che è il vero tema del paragrafo, cioé – wait for it… – la manipolazione del suono in digitale è molto, molto più precisa rispetto a quella analogica. E quindi anche più complessa.

Immaginate di affettare un salame con un cucchiaio: vi ritroverete con fette belle ciccciotte e molto evidenti. Ora riprovate con un coltello affilato come un bisturi. É molto più difficile ottenere fette sottilissime e tutte uguali se non si ha una mano esperta.
NÈ GLI AUTORI DI QUESTO ARTICOLO NÉ IL SITO CUBASE.IT SI RITERRANNO RESPONSABILI PER EVENTUALI DANNI CHE ARRECHERETE AI VOSTRI SALAMI AFFETTANDOLI CON UN CUCCHIAIO

Questo goloso esempio esemplifica quello che normalmente accade quando usiamo un mixer analogico con un tipico Eq a 4 bande semi-parametrico. Il motivo per cui sembra funzionare meglio è che affetta il suono in maniera più grossolana, permettendoci di togliere la frequenza che abbiamo in mente insieme a tante altre frequenze adiacenti.

Qualcosa del genere:

Effetti dell'Equalizzatore analogico

Effetti dell’Equalizzatore analogico

 

Con l’equalizzatore della nostra DAW invece possiamo manipolare il suono con una maggiore precisione senza stravolgimenti dovuti a compromessi di fabbricazione.

 

Effetti dell'equalizzatore digitale

Effetti dell’equalizzatore digitale

 

Lo stesso si può dire dei processori di dinamica (compressori, limiter, expander, gate, de-esser, ecc…). Per gestire tanto potere è quindi necessario avere qualche nozione e una buona dose di esperienza. Poi rimane sempre quello a cui piace il salame a fette grosse, mica possiamo essere tutti chef!

 

N°4 – Non esiste un uso creativo della distorsione digitale

La confusione nasce dall’utilizzo della parola distorsione per indicare il livello di clip, che nei circuiti analogici può generare effetti gradevoli di saturazione, mentre nel dominio digitale esiste un limite oltre al quale non è possibile campionare il suono, il famoso 0 dBFS (Full Scale).

Tuttavia si possono volutamente ottenere effetti di distorsione armonica digitale andando a modificare la frequenza di campionamento e la risoluzione in bit.

Effettuando un down sampling, si agisce direttamente sul contenuto timbrico del suono – vedi il teorema di Nyquist – ottenendo un sapore low-fi.

I bit, invece, definiscono la quantità di numeri necessari per rappresentare le variazioni di volume del suono, maggiore è il numero di bit e maggiore è la gamma dinamica. Con un bit-crusher si va a diminuire il numero di bit creando nel file audio un effetto scaletta.

Bit Resolution

Bit Resolution

Viene usato molto nelle produzioni elettroniche, in particolare sui suoni impulsivi e sulla batteria, conferendo aggressività e personalità. Sperimentare per credere!

 

In conclusione? 

Ma perché esistono ancora circuiti a valvole, mixer analogici, registratori a nastro e dischi in vinile, quando il progresso tecnologico ha portato ad un netto superamento dei limiti di queste tecnologie vintage? Come mai continuiamo ad essere attratti da un mondo tecnologicamente superato?
Bè innanzitutto perché non si può cancellare completamente un glorioso passato. Se ci avete fatto caso, negli ultimi anni l’industria digitale sta disperatamente cercando di sembrare analogica. Sia le interfacce software che hardware vanno verso l’emulazione dei progenitori analogici, imitandone anche i difetti e i limiti. Ha senso avere a disposizione infinite possibilità e scegliere volontariamente di imporsi dei limiti? La verità è che siamo animali analogici e per noi una manopola avrà sempre maggior fascino di una sequenza di 0 e 1.

In secondo luogo, tutta questa precisione e accuratezza che ci fornisce il progresso tecnologico a volte non è quello che ci serve, sopratutto se si inizia a introdurre il concetto di arte. No no tranquilli non ci vorrà molto!

Il motivo per cui ancora si usano mixer analogici e nastri magnetici è che, nonstante i loro difetti, riescono a rendere più musicale il suono, limandone certe increspature, miscelandolo con maggiore armonia e sporcandolo quel tanto che basta.

Un po’ come avviene in fotografia: da una parte fotocamere digitali da n megapixel, dall’altra rullini in bianco e nero. É una questione di gusti, di costi, di moda, di sentimento, di scelte artistiche. Non c’è giusto o sbagliato. É straordinario vedere un documentario in full HD e lasciarsi stupire dalla bellezza dell’alta definizione come è altrettanto coinvolgente godersi un film western girato in pellicola la cui grana polverosa è parte integrante del film.

L’importante è essere liberi di scegliere i mezzi più appropriati per il tipo di progetto al quale si lavora, senza lasciarsi trascinare da mode e da falsi miti, e operando le proprie scelte con cognizione.

Se siete stati sufficientemente pazienti da arrivare a questo punto buon per voi, state finalmente per conoscere la risposta alla domanda che vi ha tolto il sonno per tutti questi anni.

É meglio l’analogico o il digitale?

Bè se avete letto veramente tutto l’articolo la risposta la sapete già, altrimenti ricominciate e ci rivediamo qui tra 10 minuti.

 

🙂

 

Stefano Danese
Musicista e appassionato da anni di Hard Disk recording, diplomato col massimo dei voti in Musica Elettronica con indirizzo “Tecnico di sala di registrazione” presso il Conservatorio di Frosinone.
Co-fondatore e fonico presso Studio Sound
Via Frascati, 292/A, 00040 Rocca di Papa (RM)
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