Fondamenti sull'audio digitaleQuesto capitolo intende fornire una breve introduzione sui fondamenti dell'elaborazione audio digitale, senza entrare troppo nei dettagli.
Prima di tutto, bisogna sapere che il mondo è analogico - ma i computer lavorano in digitale. Ci sono, dunque, diversi modi per convertire l'audio analogico in audio digitale e viceversa. Poiché la via da digitale ad analogico è normalmente il contrario di quella da analogico a digitale, descriveremo solo quest'ultima via.
Conversione da suono in bit
Prima di continuare, l'audio analogico deve essere trasformato in segnali elettronici per essere elaborato in un computer. Una via comune per fare questo è l'uso di un microfono e un amplificatore. Questa combinazione prevede un suono (variazioni della pressione dell'aria) come input e un voltaggio come output. L'ampiezza maggiore delle variazioni di pressione sarà rappresentata da voltaggi maggiori nell'output dell'amplificatore. Questo output viene chiamato anche «segnale». Al posto di un microfono puoi anche, ovviamente, immaginare altre sorgenti audio. E l'«amplificatore» può essere anche quello integrato nella tua scheda audio, che normalmente non puoi vedere.
Conversione a segnale elettronico
A questo stadio, il segnale elettronico possiede tre limitazioni che bisogna tenere presente:
L'ampiezza (volume) è limitata a un certo livello massimo. Ciò è una conseguenza della parte elettronica (amplificatori) che sono in grado di gestire solo voltaggi all'interno di un certo intervallo specifico. Non vi sono problemi fino a quando i suoni non sono troppo forti. In tal caso il segnale risulterebbe distorto, che significa che il segnale elettrico ha oltrepassato i suoi limiti e il risultato sarà disturbato.
Anche l'intervallo di frequenza è limitato. A causa dei limiti meccanici dei microfoni e l'intervallo di frequenza limitato degli amplificatori, l'intervallo di frequenza di un segnale è limitato. Non esistono limiti improvvisi oltre ai quali il suono scompare improvvisamente, ma sotto una certa frequenza bassa e sopra una certa frequenza alta l'ampiezza del segnale comincia a diminuire costantemente. L'esistenza di una frequenza massima può essere facilmente compresa come una velocità limitata del segnale elettrico a salire e scendere. Utilizzando amplificatori e microfoni di alta qualità, i limiti possono essere allargati a intervalli di frequenze che l'orecchio umano non è più in grado di percepire e, di conseguenza, perdono di interesse. L'orecchio umano normalmente non è in grado di percepire suoni sopra i 20 kHz.
Il segnale contiene rumore. Il rumore è il peggior nemico di chiunque debba lavorare con i segnali audio, in qualsiasi modo. Il rumore è un effetto tipicamente analogico, che rende il segnale audio «poco chiaro» e disturbato, è sempre presente e non può essere evitato. Si può tentare solo di usare componenti di alta qualità che producono meno rumore possibile, in modo da renderlo non udibile. Normalmente il rumore possiede un certo volume, dunque il suono che interessa deve essere più alto rispetto al rumore. Questo viene chiamato rapporto segnale/rumore (S/N, o SNR in inglese): più alto è, migliore sarà la qualità del suono. I suoni che hanno un volume più basso del rumore non possono essere percepiti.