Gli Equalizzatori PARTE 2:le frequenze

[Cris Valk]

LO SPETTRO DELLE FREQUENZE

Le frequenze sono misurate in Hertz,(nome ch diede il fisico Heinrich Rudolf Hertz),abbreviate con Hz o KHz quando si deve esprimere in migliaia (es:2Khz=2000Hz).
Sentiremo una frequenza di 80 Hz,quando un oggetto/corpo vibra 80 volte al secondo.
Si puo' notare la frequenza specialmente in un suono 'puro',nel senso tipo quella di un sintetizzatore dove invece in altri strumenti lo spettro generato è piu' complesso,perchè oltre alla frequenza FONDAMENTALE troveremo le ARMONICHE.
L'orecchio umano è capace di captare 'indicativamente' le frequenze dai 20 Hz ai 20KHz,tuttavia non tutti riescono a sentire davvero fino ai 20KHz,in piu' la nostra abilità di sentire le frequenze piu' acute diminuisce con l'aumentare dell'età.
N.B:Esistono diversi ingegneri di mix e mastering che nonostante abbiano questo 'problema',riescono a fare comunquenottimi lavori,per cui non scoraggiatevi se siete tra questi!

Un aspetto da tenere in ALTISSIMA considerazione è che la nostra percezione delle frequenze,
NON E' LINEARE.
Cioè il range tra i 100 ai 200Hz non percepito allo stesso modo che quello dai 200 ai 300 Hz.
Le nostre orecchie riconoscono la relazione fondamentale della tonalità,cioè l'OTTAVA.
Nel senso che riconosciamo quando c'è stato un cambio di ottava,quando una frequenza è stata dimezzata o doppiata;es dai 220Hz è un ottava sotto ai 440Hz e 880Hz un ottava sopra.
Quindi mentre come abbiamo visto la larghezza di banda (bandwidth) tra 110Hz e 220Hz è un ottava,una identica larghezza di banda tra 10.110Hz e 10.220Hz non è nemmeno un semitono!
Quindi se equalizzeremo nel mix attenuando 6dB tra 10.110Hz e 10.220Hz avrà mooolto meno effetto che farlo tra i 110 e i 220Hz.
Ma come vedremo tra poco,tutti gli EQ sono stati progettati in modo da tenere conto di questo fenomeno.

Il nostro range di frequenze udibile copre quasi 10 ottave,con la prima ottava tra 20 e 40Hz e l'ultima tra 10Khz e 20Khz.Tuttavia la divisione delle ottave è comunemente fatta iniziando a dimezzare da 16Khz.
Con un po' di pratica non è difficile riconoscere tutte le ottave,ma ci sono alcuni ingegneri che praticano ear training finchè non riescono a riconoscere i salti di 1/3 di ottava!
poi ci sono alcune persone con il dono (o forse no) di aver il cosiddetto 'Orecchio Assoluto',il quale senza alcun riferimento riescono a riconoscere un semitono,o ancora meglio le frequenze esatte.
Comunque se ci si sente spaesati,basta fare un po' di ear training e sul web si trovano parecchie utility,anche riconoscere gli intervalli con la chitarra puo' essere utile!
Infatti mentre gli ingegneri parlano di frequenze,i musicisti parlano di note!
Per un tecnico che non è un musicista e che sicuramente dovrà parlare al musicista,è bene che ricordi la relazione delle frequenze con le note,ad esempio che il MI su un basso 4 corde accordato standard a 440Hz la frequenza fondamentale è di 41Hz,di 82Hz il Mi basso su una chitarra standard,quindi sulla chitarra è un ottava sopra.
(Sul web ormai potete trovare le Note Frequency Chart,cosi da poter aver sottomano le frequenze delle note.)
Dato che le frequenze relative alla tonalità della canzone potrebbero funzionare meglio di altre frequenze!
N.B:Nonostante nessun test abbia dimostrato che le persone siano capaci di sentire sotto i 20Hz e sopra i 20Khz,tali frequenze possono comunque avere un impatto su cio' che sentiamo...infatti le frequenze bassissime è possibile percepirle con il corpo (anche da un sordo quindi),mentre le altissime possono alterare il mix a causa di 2 fenomeni,i BATTIMENTI (li trovate spiegati qui:) e l'INTER-MODULAZIONE,che altro non è che la introduzione di frequenze sotto i 20Khz,quando si superano appunto i 20Khz in un sistema NON-LINEARE (che sono tutti i dispositivi analogici,quindi anche se abbiamo tutto digitale ci sarà sempre un componente non-lineare nella catena,e cioè le casse).
Inoltre se all'interno di un sistema digitale vengono prodotte armoniche,a causa del clipping ad esempio,le armoniche superiori alla frequenza di Nyquist (metà della Sampling Rate,ad es 44.1KHz=22.050Khz),tali frequenze verranno 'specchiate',quindi ritrovandoselo nel range udibile di frequenze,questo fenomeno è detto ALIASING;ed è per questo che la distorsione digitale a 44.1Khz puo' suonare piu acida piuttosto che quella a 88.2Khz.

IL CONTENUTO SPETTRALE

Come si diceva piu su,se prendiamo ancora una volta ad esempio un synth,un onda sinusoidale  è una semplice forma d'onda che coinvolge una singola frequenza.
Forme d'onda come quelle quadre (Square) o a dente di sega (Sawtooth) generano un misto di frequenze,la frequenza piu' bassa è chiamata la FONDAMENTALE,e tutte le altrew frequenze sono chiamate ARMONICHE.
E c'è una relazione strettamente matematica tra le 2,sia in livello che in frequenze.
Come possiamo notare nella figura riguardante un segnale di una forma d'onda a dente di sega sui 100Hz.



-Fondamentale:è la frequenza piu bassa in un suono (ma che è quella col livello piu' alto),ed è quella che identifica la sua nota.

-Armoniche:Frequenze che sono un multiplo intero della sua fondamentale,quindi in questo caso 200,300,400Hz ecc...le armoniche sono parte estrememante influenti sul suono;si puo' dire che la fondamentale dia la 'tonalità',e le armoniche il 'colore'.

-Overtones:frequenze che non sono necessariamente un mutliplo intero della fondamentale,quindi 150Hz in questo sarebbe considerato un Overtone.Strumenti come il rullante possono avere una vaga tonalità ma produrre molti 'rumori',quindi un tipico suono causato da Overtone dominanti.

-Formanti:Frequenze causate da risonanze fisiche che non alterano in relazione alla tonalità prodotta.
Le formanti sono i maggiori contributori a una specie di 'stampo sonico',ad esempio la nostra abilità nel riconoscere la voce di ogni persona.

Il contenuto dello spettro di ogni strumento spazia dalla freq. fondamentale fino a (e oltre) i 20KHz,(perfino una grancassa ha un po' di energia sopra i 10Khz)
Vale la pena tenere a mente pero' che ci potrebbero essere anche frequenze al di SOTTO della fondamentale,dovute alla risonanza del corpo vibrante o alle Sub Armoniche introdotte da sistemi di registrazione non-lineari.
Una abilità straordinaria e peculiare del nostro cervello è la sua abilità nel ricostruire le FONDAMENTALI MANCANTI;qualora questa venisse a mancare,il cervello userà le armoniche rimanenti per dedurre che cosa manca,un classico esempio è quando in un ambiente acusticamente problematico vengono tagliati in live dai 40 Hz (con HPF) in giu al basso a 5 corde.
Ed è anche il motivo per cui riconosciamo lo stesso il MI di un basso (41 Hz) anche se il nostro setup non è in grado di riprodurlo.
Inutile dire che questo fenomeno è molto utile nel mixaggio.

BANDE E ASSOCIAZIONI

Lo spettro di frequenze udibile viene comunemente diviso in 4 bande:Bassi,Medio-Bassi,Medio-Alti,Alti.
Tuttavia puo' anche essere diviso in piu range...come mostrato qui sotto.
N.B:le frequenze sono generali,e le frequenze esatte quindi dipendono dalla frequenza prodotta dallo strumento e lo strumento stesso.

-Subsoniche:gli unici strumenti che possono produrre frequenze in questo range sono i giganteschi organi a pipa (Pipe Organs),queste frequenze sono percepite ma non 'sentite'.
Nonostante siano usate nel cinema nel canale LFE (Low frequency Effects),e riprodotte tramite i Subwoofer (esplosioni ecc),sono assenti dai master musicali.

-Bassissimi:dai 20 ai 60 Hz,anche qui sono piu' percepite che ascoltate (ma in maniera minore rispetto alle Subsoniche),e sono associate piu' al senso di 'potenza' che alla relativa tonalità.
Il basso e l cassa hanno di solito le loro fondamentali in queste frequenze,perfino il piano puo' produrre alcune di queste frequenze.

Medio-Bassi:dai 60 ai 120 Hz,da questo range in poi iniziamo a sentire chiaramente la tonalità,anche qui associaato alla 'potenza',specialmente da cassa e basso.

Bassi superiori (upper bass);dai 120 ai 250 Hz,la maggior parte degli strumenti hanno le loro fondamentali in questo range di frequenze,qui è dove possiamo alterare la NATURALITA' degli strumenti.

Medio-bassi:dai 250 ai 2Khz,comprendono le piu importanti armomiche di basso ordine di molti strumenti,quindi qui possiamo variarne il colore,e anche gran parte del timbro.

Medio-alti:dai 2KHz ai 6KHz,le nostre orecchie sono molto sensibili a questo range (anche a causa delle curve di Fletcher e Munson,trovate tutto su wikipedia),che contiente armoniche complesse.
Si associano alla 'Loudness',definizione,presenza e intelleggibilità del parlato.

Alti:dai 6Khz ai 20Khz,contiene poca energia dalla maggior parte delgi strumenti,ma è comunque un range importante quanto gli altri.
Associato con brillantezza,frizzantezza e aria.

I termini qua sopra sono solo alcuni ai quali associamo i vari range di frequenza.
Si usano anche termini per descrivere deficienze o eccessi di vari range.
Li usiamo verbalmente o per iscritto,oppure solo nelle nostre menti,per esempio possiamo decidere che vogliamo aggiungere brillantezza e poi la traduciamo noi stessi a un range di frequenze specificio.
Infatti questi termini non sono standardizzati e diverse persone possono avere idee diverse riguardo a certi termini.
Ma una cosa è certa,i termini che associamo a certi range sono molto vaghi,dato che il corpoche vorremmo aggiungere a una chitarra è diveso da quello di un flauto.
PS con un po' di fortuna forse potete trovare una buona chart sul web,anche se sarà pur sempre indicativa.

SIBILANZA

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La sibilanza è il suono fastidioso delle S,o SH ma anche le T a volte,questa è comunemente trovata tra i 2KhZ fino ai 10 KHz e puo' essere enfatizzata da certi microfoni,dispositivi valvolari o strumenti di mix tra cui appunto gli EQ e i compressori.
La sibilanza enfatizzata attraversa il nostro mix in maniera assolutamente non gradevole e anche evidente,potrebbe perfino distorcere quando passato alla radio o messo su vinile.
E' importante tenere a mente che non tutti gli speaker producono lo stesso grado di sibilanza,per questo è meglio conoscerli bene per sapere quando intervenire e fino a che punto.
Gli ingegneri di Mastering probabilmente concorderanno sul fatto che troppi mix hanno bisogno di un trattamento alle sibilanti.
Quindi nel mix meglio agire un po',che proprio niente.

Prossimamente la PARTE 3 sul forum e qualche dimostrazione pratica nella Recording School.


Cris

[Vu-meter]

Cavoli, che meraviglia ! 

Me lo voglio rileggere con calma . 

[Elliott]

Eccellente 

[Max Maz]

Immenso Cris. 

[marcellom]

Mito Cris

[Moreno Viola]

Gran bel lavoro Cris e di certo si entra in un campo decisamente complesso e di non facile comprensione.

[Max Maz]

Prezioso avere qui il frutto della tua passione e studio. 

[Aleter]

Complimenti Cris, hai spiegato concetti non sempre facili da comprendere (come l'analisi in frequenza) in maniera molto chiara e comprensibile 
Solo un paio di piccole pignolerie (non odiarmi), quanto detto sulla Frequenza di Nyquist è giustissimo, però il fenomeno dell'Aliasing non è così problematico, infatti nel 99% dei dispositivi di conversione A/D viene inserito quello che si chiama in gergo Filtro di Anti Aliasing. Di fatto si tratta di un filtro che taglia tutte le frequenze superiori alla Frequenza di Nyquist. Questo proprio per far si che il fenoneno dell'Aliasing sia il meno possibile invasivo e problematico. Altre soluzioni prevedono l'impiego di alcuni algoritmi quando il segnale è già digitale al fine di ridurre al minimo il fenomeno.

[Sebastian]

Bella Cris, ottimo post!!!


Se posso una cosa... conoscere la teoria è un bene.... stravolgerla però è meglio 

[Cris Valk]

Grazie a tutti 

@Aleter:sapevo del filtro anti aliasing,ma non che fosse inserito di default...appena posso lo includo per completezza ;)
Tranquillo non ti odio

@Sebastian:Non l ho capita..ma se intendi impara la teoria e poi ignorala sono d accordo  (purché il mio fine debba richiedere cio)

[aleroc]

bello Cris, ora me lo leggo per bene , sembra molto ben scritto.

[Sebastian]

Si si intendo proprio quello Cris