Candidato: Athos Fabio Bacchiocchi

Relatore: Prof. Marco Re

Abstract:

In questo lavoro abbiamo analizzato il problema della riverberazione artificiale dal punto di vista dell'elaborazione di segnali digitali. Dopo aver introdotto le caratteristiche di un segnale riverberato e le misurazioni per la valutazione della qualità di un ambiente riverberante, abbiamo presentato i due approcci coi quali può essere affrontato il problema della riproduzione artificiale della risposta all'impulso dell'ambiente e dell'applicazione del riverbero ad un segnale in ingresso qualsiasi. Il primo è l'approccio fisico, che cerca di modellare il fenomeno con precisione, attraverso l'uso di modelli matematici o addirittura della convoluzione del segnale di ingresso con risposte impulsive reali. Il secondo è quello percettivo, nel quale si cerca di riprodurre soltanto le caratteristiche salienti del fenomeno, in modo da ottenere un riverbero che risulti naturale pur non essendo la riproduzione di nessun ambiente particolare. Entrambi gli approcci hanno vantaggi e svantaggi, che sono stati esaminati nel dettaglio. Nella nostra trattazione abbiamo introdotto, ed in seguito adottato, un terzo approccio, che può essere definito ibrido, nel quale le early reflection della risposta impulsiva sono riprodotte utilizzando la convoluzione con la prima parte di una risposta impulsiva reale, considerando che sono le prime riflessioni a fornire le informazioni più specifiche sull'ambiente in cui avviene l'evento sonoro. Per la coda del riverbero, nella quale le riflessioni hanno una distribuzione di tipo aleatorio, si utilizza la struttura introdotta già da Moorer nel 1979, basata su filtri con topologie semplici come il comb e l'all-pass. Il risultato è un vero e proprio riverbero ibrido, che si pone come compromesso fra la ricerca della qualità sonora, le limitazioni delle architetture di calcolo e le necessità espressive di manipolazione dell'effetto. Il modello scelto è stato quindi implementato come m-script per Octave, utilizzando l'elaborazione in virgola mobile, per verificare il funzionamento del sistema e la sua capacità di riprodurre segnali riverberati simili a quelli ottenibili con la semplice convoluzione. Sono stati implementati anche i metodi di misura introdotti nella prima parte della tesi, per offrire valutazioni di tipo oggettivo, non basate solo sull'ascolto dei risultati. Dopodichè siamo passati alla realizzazione del medesimo riverberatore utilizzando un'architettura in virgola fissa, che permette di ridurre la complessità degli algoritmi e delle risorse hardware per il calcolo, ma che può introdurre una serie di degradazioni nel segnale, come il rumore di roundoff, i limit cylcles, l'overflow, e modifiche alla risposta in frequenza dovute alla quantizzazione dei coefficienti. Tenendo conto di tutti questi fattori, è stato realizzato un riverberatore ibrido utilizzando il linguaggio di descrizione dell'hardware VHDL, allo scopo di fornire un primo esempio pratico di effetto audio per il sistema FPPS (Fast Plug-In Prototyping System), una piattaforma di prototipaggio rapido per plug-in audio messa a punto all'interno del Master in Ingegneria del Suono. Si tratta di un sistema basato su una FPGA (Field Programmable Gate Array), che offre diversi vantaggi sui tradizionali dispositivi per il digital signal processing, tra cui la flessibilità di implementazione di algoritmi ottimizzati per l'applicazione in esame, i ridotti consumi e la possibilità di ottenere latenze nel segnale elaborato nell'ordine dei microsecondi (ritardo di pochi sample).