Dinamica

Ampiezza dinamica

In un brano musicale o nel parlato, è la differenza di volume tra i fraseggi a volume più basso e quelli a volume più alto.

Nell’ambito della musica acustica (senza amplificazione), quella eseguita dalla grande orchestra sinfonica “romantica” è quella dotata della maggior ampiezza dinamica, che può arrivare ad una ampiezza dinamica di 60 db.

Con tale musica, il volume di ascolto in Auditorium può raggiungere livelli di picco acustico intorno ai 100 db (gli accenti di piena orchestra più intensi denominati anche “hits”).

Sarà possibile poter distinguere anche i passaggi musicali più delicati, che potrebbero raggiungere la soglia minima di circa 40 db a condizione che il volume del rumore di fondo ambientale sia sufficientemente inferiore a tale livello (in teatro c’è un sufficiente silenzio).

Per fare in modo che anche buona parte del contenuto armonico non vada perduto nei passaggi a volume molto basso, occorrerà quindi mantenere una distanza “margine” la più elevata possibile tra il livello di tali passaggi e la soglia del rumore di fondo.

Un esempio: 

• 35 db di rumore di fondo ambientale presente in una sala da concerto mediamente affollata
• +    5db di margine 
• +  60db nei punti più intensi della musica 
• = 100 db di volume massimo di ascolto nei picchi di “fortissimo”

Nella pratica abbiamo però l’esigenza di poter ascoltare la musica registrata anche a volumi di ascolto ben più moderati, che permettano una buona fruizione anche nelle situazioni in cui non sarebbe possibile sovrastare di 60 db il rumore di fondo, come ad esempio: l’ascolto a volumi di relax, in orari notturni, in luoghi chiassosi, in automobile col motore acceso, in diffusori di piccole dimensioni, in funzione di sottofondo musicale.

In tali condizioni l’ascolto risulterà più fruibile se si ridurrà sensibilmente (per esempio a metà o anche molto di più) l’ampiezza dinamica naturale della musica o del parlato, al fine di rendere sufficientemente udibili i passaggi musicali più delicati anche nelle suddette circostanze.

Si tenga conto, quindi che: più basso sarà il volume d’ascolto e più alto sarà il volume del rumore di fondo, e di conseguenza più piccola dovrebbe essere l’ampiezza dinamica, al fine di garantire la fruibilità di ogni passaggio musicale senza perdersi qualcosa per strada durante l’ascolto.

Di contro, la riduzione dell’ampiezza dinamica tenderà ad appiattire sempre di più l’espressività dinamica, con un “pianissimo” che risulterà rafforzato e gli accenti di fortissimo mortificati, dando luogo ad un ascolto fruibile ma noioso.

Intensità dinamica media misurata

La intensità dinamica media, espressa in RMS, è il livello medio della somma dei valori di picco rilevati sulla linea temporale di un brano (o di un suo frammento).

Intensità dinamica media percepita

Espressa in LUFS, L’intensità dinamica media percepita chiamata anche semplicemente Loudness o ancor meglio Integrated Loudness, corrisponde a grandi linee alla intensità dinamica media misurata di cui sopra, ma introduce anche nuovi elementi di calcolo, tra cui:

• una misurazione basata su criteri percettivi umani, invece che soltanto elettroacustici, che differiscono in relazione alla frequenza e alla velocità del contrasto dinamico
• una adeguata diminuzione della sensibilità durante le pause esecutive e nei passaggi musicali a bassa intensità al di sotto di una certa soglia

Come vedremo, l’intensità dinamica media percepita è il più recente e utile criterio di valutazione del loudness di un brano, elemento particolarmente utile in ambito di mastering.

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A sinistra è rappresentato lo spazio dinamico acustico dell’orchestra, che riesce ad esprimersi totalmente a condizione che il rumore ambientale sia pari o inferiore a 35 dB. A destra una comparazione con la dinamica utile di un sistema di registrazione digitale a 24 bit, pari a 144 dB, i cui “anelli deboli”, in ambito di dinamica, sono i componenti analogici e i convertitori. Utilizzando attrezzature di altissimo profilo e ponendo attenzione all’uso dei livelli, si riesce comunque a garantire una dinamica utile pari a quella della grande orchestra sinfonica (60 dB al massimo) anche registrando mantenendo i picchi massimi a livelli molto bassi (sino a -30 dB). Di conseguenza la diffusa pratica di registrare coi picchi a -12 dB (o anche a -18 dB)  rispetterà pienamente la dinamica “estrema” di questo organico orchestrale.

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L’ascolto

Prima di proseguire, diamo qui di seguito qualche esempio analitico delle situazioni di ascolto più tipiche nei nostri giorni:

• concerti acustici o amplificati, in teatro, con acustica controllata e silenzio in sala – range dinamico sino a 60 db (potenza di emissione da 40 a 100 db)
• concerti amplificati con auditorio rumoroso – range dinamico di circa 25 db (potenza di emissione da 85 a 110 db)
• proiezioni audiovisive – range dinamico di circa 20 db (potenze variabili di emissione secondo il luogo di fruizione – esempi: da 35 a 60 db in auditori molto silenziosi, come in un museo – da 75 a 95 db in auditori di silenziosità media dove sia richiesto un certo impatto sonoro, come il cinema – da 90 a 110 db in auditori rumorosi, come ad esempio nel corso della pubblica proiezione di una partita di calcio in una festa di piazza
• musica pop ascoltata in casa con amici – range dinamico di 15 db – (potenza di emissione da 75 a 90 db)
• musica classica non sinfonica ascoltata in casa da soli – range dinamico di 30 db – (potenza di emissione da 50 a 80 db)
• musica in un disco bar (volume di ascolto sostenuto) – range dinamico 10 db – (potenza di emissione da 90 a 100 db)
• musica per ballare in una discoteca moderna – range dinamico 10 db – (potenza di emissione da 100 a 110 db, molto stancante per l’orecchio
• musica in sottofondo – nessun range dinamico utile, se non a sprazzi – in quanto la leggibilità della musica risulterà per lo più disturbata da un rumore ambientale di intensità variabile

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Rappresentazione comparativa tra i livelli di ascolto e di rumore ambientale; quest’ultimo dovrà essere sovrastato al fine di garantire una dinamica sufficientemente ampia per la piena fruizione del contenuto sonoro. Si noti che almeno 5 db di margine sono consigliabili per una maggiore nitidezza dei passi sonori più “delicati”. Si noti invece la forzatura del volume nelle discoteche e nei disco bar, con margini troppo ampi per contenuti sonori con dinamica molto compressa: un inutile carico sui timpani a volume molto elevato. Valutate infine la sostanziale “non fruibilità” del suono in ambito di sottofondo musicale, il cui range espressivo risulterà spesso completamente incorporato nel rumore di fondo ambientale.

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Come si può notare, per garantire la fruizione dell’intero tessuto musicale la dinamica dovrà essere tanto più compressa quanto più alto sarà il livello del rumore ambientale.

Per la musica di sottofondo non sarà possibile una leggibilità chiara, continuativa e corretta del contenuto musicale (se non a brevi sprazzi).

N.B.

Ci sono anche dei casi (la musica in discoteca, ad esempio) in cui ci si ostina a tenere, per consuetudine consolidata, una musica fortemente compressa ad un livello molto elevato, creando margini molto ampi (anche di 15-20 dB) rispetto alla soglia del rumore di fondo determinato dal pubblico (per rumoroso che sia), il che ci permetterebbe di poter abbassare il livello almeno di 10-15 dB, con grande sollievo per la salute delle orecchie.

Dinamica naturale

Abbiamo detto che un‘esecuzione musicale si esprime all’interno di un range dinamico-espressivo che si estende da un livello minimo di emissione sonora, sino al picco massimo prodotto nei momenti di “fortissimo”.

La differenza di volume espressa in decibel (db) tra i n.2 estremi suddetti è definita “ampiezza dinamica” del brano o anche semplicemente “dinamica”.

Durante le registrazione dell’audio, l’esecuzione imprime una “traccia”(magnetica o numerica) su un supporto.

Per una questione di ordine pratico, alla ricerca dell’ottimizzazione oltreché di uno standard, si cerca sempre di far collimare il picco più elevato di un’esecuzione con il punto di massimo contenimento dinamico indistorto concesso dal supporto stesso (nel nostro caso il file audio), evitando di superare tale limite al fine di scongiurare la distorsione dell’onda sonora originaria (è proprio come riempire un secchio sino all’orlo, senza far cadere neppure una goccia).

Nei sistemi digitali si considera come “limite” il punto di clipping corrispondente ad un livello di 0 db sulla scala digitale (che corrisponde all’accensione dell’ultimo led in alto, di colore rosso.

Tale limite non deve essere valicato, e meglio sarebbe se non venisse neppure raggiunto, riservando un opportuno margine di tolleranza, che dovrebbe essere compreso, secondo i casi, tra 0.2 db e 2 db; esso è fissato in genere a 1 db nello streaming, mentre è più spesso regolato a 0.3 db nel mastering destinato alla produzione di cd

Come vedremo, una misurazione accurata del True Peak permetterà di scegliere il margine di tolleranza più appropriato.

Come abbiamo considerato, alcune esecuzioni acustiche utilizzano uno spazio dinamico anche superiore ai 60 db, che può essere considerato di circa 90 db se si includono i momenti di silenzio assoluto, anch’essi facenti parte del portato espressivo del brano (praticamente si tratta di utilizzare l’intera gamma dinamica offerta da un registratore analogico professionale di massima qualità, o da un sistema digitale a 16 bit, che è il principale standard di finalizzazione  commerciale dei files audio musicale).

Quanto sopra potrà essere rilevato, ad esempio, in alcuni brani eseguiti dalla grande orchestra sinfonica: dal solo del flauto in registro di pianissimo sino agli accenti di fortissimo della intera orchestra, passando per le pause e le contrazioni esecutive di silenzio pressoché assoluto.

Per garantire un ascolto capace di cogliere l’intera dinamica si dovrà utilizzare un volume tale che, nei picchi massimi, superi di almeno 60 db il rumore di fondo ambientale, al fine di poter percepire i punti di pianissimo almeno un poco al di sopra del livello del rumore ambientale.

E’ evidente che ciò sarà possibile solo in ambienti molto silenziosi, come in un teatro durante un concerto, laddove il rumore di fondo non superi i 35 db, permettendo una buona udibilità anche durante i passaggi di pianissimo (con pressione acustica di 40 db) sino ai punti di fortissimo (100 db)

Un concerto con dinamica così ampia, quindi, non sarà pienamente apprezzabile in ambienti con elevata rumorosità ambientale (come ad esempio alla “sagra della birra”); in tal ambienti, per poter percepire l’intera gamma dinamica, occorrerebbe spingere il registro di fortissimo molto al di sopra della soglia di rottura dei timpani dell’orecchio.

Dinamica in registrazione

Ne deriva quindi l’esigenza pratica, nella maggior parte delle circostanze di ascolto, sia in esecuzioni live amplificate che nella riproduzione della musica registrata, di ridurre l’ampiezza dinamica delle riproduzioni sonore, sino a valori opportuni che permettano una fruizione sufficientemente corretta della musica nelle varie circostanze di ascolto. 

Con un livello di compressione sufficientemente “spinto” sarà possibile ascoltare dettagliatamente la musica anche con livelli di poco superiori al livello di rumore ambientale, cosa utile per:

• evitare di disturbare i vicini di casa
• non affaticare o danneggiare le orecchie con i picchi più elevati durante l’ascolto in ambienti rumorosi

Come sarà ovvio, certi generi musicali, per una questione di “cultura del suono”, saranno fortemente penalizzati dalle compressioni pesanti (per esempio la musica classica e gli altri generi definibili come “puristi”; altri invece, sino ad una certa misura, potrebbero esserne addirittura avvantaggiati (per esempio i generi rock-pop-dance).

N.B.

La compressione esasperata, invece, non è vantaggiosa neppure per i generi musicali più “spinti” (come la dance music) in quanto essa tenderà a:

• trasformare il segnale audio utile in qualcosa di simile al rumore bianco, in misura più o meno ampia, secondo la misura della compressione applicata, che è un fenomeno più avvertibile sulle frequenze alte (che tendono a divenire “ferrose”;
• inserire nel suono delle intermodulazioni di frequenza sempre più udibili che interferiscono con gli armonici naturali del suono creando degli ulteriori battimenti armonici, che sporcano il suono e diminuiscono la percezione dell’impasto armonico-musicale.

Per evitare il sopravvento del rumore di fondo e di altri disturbi insiti nei supporti di registrazione (ad esempio il fruscio dei nastri analogici) si è cercato:

• di tenere il picco massimo della registrazione ad un livello il più elevato possibile, ma al di sotto del punto di distorsione
• di comprimere lo “spazio dinamico utile” in una fascia relativamente ristretta, capace di riprodurre una gamma dinamica funzionale ai vari tipi di utilizzo ma sufficientemente ampia al fine di riprodurre dignitosamente l’espressività dinamica della musica

Negli anni successivi, in particolare nell’ambito del pop, l’industria di produzione ha gradualmente ridotto lo spazio dinamico, comprimendo sempre di più al fine di incrementare il volume dei momenti più bassi delle dinamiche esecutive, sino a ridurre a pochi db lo spazio dinamico utilizzato.

Come vedremo, il fenomeno ha subito una grave accelerazione con l’avvento dei supporti digitali.

Nel corso di circa 20 anni (dagli anni 90 agli anni 10 del terzo millennio), la necessità di comprimere la musica per garantire una sua più comoda fruizione si è gradualmente trasformata in una corsa sfrenata al Volume percepibile.

La finalità, incentivata dai produttori, era quella di superare “a suon di loudness” l’impatto sonoro delle produzioni musicali concorrenti, il che ha scatenato una vera e propria Guerra del Volume, definita appunto “Loudness War”.

Segue nella 2° parte: https://www.alessandrofois.com/loudness-nel-mastering-parte-2/

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Per approfondimenti sull’Audio Mastering Digitale