AudioLezioni: Equalizzazione

               

Forse non lo sapete ma se oggi potete smanettare con la basse, le medie e le alte dei vostri equalizzatori lo dovete anche ad Hollywood. Il primo intervento di equalizzazione come lo intendiamo oggi è infatti degli anni ’30, ad opera di John Volkman, che usò un primordiale equalizzatore a due bande per migliorare la riproduzione del sonoro di una sala cinematografica. Il pionieristico equalizzatore era il Langevin Model EQ-251A, una specie di progenitore dell’equalizzatore semi-parametrico il cui scopo principale era quello di poter controllare le frequenze basse e migliorare l’intellegibilità del parlato.

Subito dopo ci fu una sequenza piuttosto lunga di tentativi e successi nel mondo dell’equalizzazione, che si evolse assieme con le nuove tecniche di diffusione e registrazione che permettevano sempre maggiori interventi in post-produzione audio. 

Il 7080 Graphic Equalizer di Cinema Engineering dei tardi anni ’30 fu il primo vero modello commerciale di equalizzatore grafico con 6 bande e la possibilità di correzioni attive fino a 8 dB in taglio e in boost.

           
Il 7080 Graphic Equilizer con (a destra) il suo schema di sei filtri visualizzati in frequenza.  

Dagli anni ’60 in poi ci fu una vera e propria esplosione dell’industria dell’audio e gli equalizzatori iniziarono ad uscire dagli studi per arrivare anche nel campo della musica live per la correzione acustica e l’eliminazione dei feedback.

 

                          

Il principio fisico dell’equalizzazione è piuttosto semplice: usando dei filtri elettronici pre-impostati, o impostabili, su una certa frequenza, si può agire diminuendo o aumentando l’energia del segnale audio a quella frequenza. Nel caso dei nuovi equalizzatori digitali i filtri a componenti elettronici (resistenze, condensatori e induttori per lo più) sono sostituiti da algoritmi che dicono ad un processore come e dove intervenire.

Insomma se volessimo semplificare proprio all’osso potremmo vedere lo spettro di frequenze come un mare pieno di pesci di tutte le taglie, dai più grandi (le frequenze basse) a quelli minuscoli (le alte frequenze). I diversi filtri audio passivi possono agire come delle reti o come delle lenze da pesca, a seconda che si voglia un intervento più massivo o più localizzato e dettagliato.

Gli equalizzatori passivi funzionano proprio come delle reti da pesca, possono solo tagliare le frequenze. Sono molto stabili, meno rumorosi ma più costosi e di maggiori dimensioni e solitamente più di nicchia. Tutti gli equalizzatori passivi comportano una certa perdita di segnale. 
Gli equalizzatori attivi invece possono non solo tagliare ma anche amplificare le bande di frequenze. L’intervento di componenti attivi richiede però una alimentazione esterna, con i conseguenti problemi di interferenze elettriche, schermatura e rumore interno superiore. Sono tuttavia i più utilizzati perchè più pratici, economici e permettono di intervenire anche in positivo sulle frequenze senza depauperare il segnale originale.


Due  schemi di filtri RLC di base. 

In elettronica un filtro può essere costruito in diversi modi, quelli più convenzionali ed ancora oggi usati nella maggior parte dei casi sono combinazioni di circuiti RC e LC, ovvero circuiti costituiti da Resistenze e Condensatori oppure Induttori (“L”) e Condensatori, o anche RLC, quando i tre componenti si presentano tutti assieme.
Esistono centinaia, se non migliaia, di varianti nei disegni dei circuiti filtro. Cerchiamo ora a di spiegarne le principali tipologie senza tuttavia dover entrare nel dettaglio delle nozioni di elettronica che vi stanno alla base.

Filtri Shelving
Questi filtri attenuano le frequenze da una certa soglia in giù o da una certa soglia in su quindi i parametri chiave sono due: frequenza di taglio e guadagno (o gain, che può essere positivo o negativo). A seconda del tipo e della qualità, un filtro Shelving può avere una pendenza di taglio più o meno ripida. Più ripido è più preciso potrà essere l’intervento.

                 

La differenza tra un filtro shelving (a sinistra) e quelli peak (a destra) è molto evidente. A sinistra abbiamo un filtro che attenua tutte le alte sopra i 500 Hz, a destra invece due filtri peak con campane diverse, uno che amplifica attorno a 180Hz, uno che taglia fortemente tra 3 e 4 kHZ.

Filtri Peak
Questi filtri si prestano ad interventi più precisi e chirurgici su una specifica frequenza sulla quale si vuole intervenire. Hanno solitamente una forma a campana e tre sono i parametri importanti per la loro impostazione: frequenza centrale (dove avremo il picco), larghezza della campana (il famoso Q, che determina quanto preciso o meno sarà il nostro intervento) e guadagno (o gain positivo o negativo).

Negli anni la scienza dell’equalizzazione ha portato all’invenzione di filtri sempre più complessi, più precisi e più intelligenti.
Attraverso circuiti RLC (fatti da resistenze, induttori e condensatori) si possono ad esempio costruire filtri detti "notch", o elimina banda, che possono avere campane strettissime, detti anche ‘a spillo’, così da andare a correggere problemi molto circoscritti.  
L’unione di equalizzazione e compressione (di cui parleremo in un prossimo articolo) hanno reso possibile la progettazione di filtri per problemi specifici come i de-esser, filtri che riducono fortemente le frequenze sibilanti, molto utili sulle tracce vocali dove le consonanti sibilanti (come ‘s’, ‘z’ e ‘f’)  sono troppo presenti.

Con la digitalizzazione dei segnali l’equalizzazione ha vissuto un salto evolutivo importante. Con il digitale si sono resi possibili interventi adattivi basati su algoritmi anche molto complessi, che reagiscono equalizzando il segnale a seconda di come questo cambia e ‘imparano’ realizzando un profilo in tempo reale della traccia trattata. 
Le nuove tecnologie digitali di modeling, che attraverso algoritmi complessi riproducono il comportamento della strumentazione hardware reale, hanno permesso di creare software che replicano in modo molto realistico l’interfaccia, impatto sul suono ed il comportamento di molti dei modelli di equalizzatori più famosi di tutti i tempi. Questo permette a chiunque, con un budget tutto sommato limitato, di utilizzare seppur in emulazione equalizzatori che altrimenti costerebbero migliaia e migliaia di euro.

 

                                                      

Ovviamente dalla tipologia di circuito e dai componenti dipenderanno le caratteristiche, la complessità e la qualità del filtro ottenuto. Questo è uno dei fattori da valutare quando si acquista un equalizzatore hardware. Un altro fattore importante, da cui dipende la qualità e l’affidabilità dell’equalizzatore, è se questi filtri vengono realizzati su circuiti stampati, come accade nella maggior parte dei casi, oppure con componenti discreti, come ad esempio per gli equalizzatori del marchio API. La realizzazione a componenti discreti richiede più tempo, spazio ed è più costosa, limita però le interferenze, le perdite di segnale e si possono utilizzare componenti selezionati e testati di altissima qualità. 

Ci sono a grandi linee tre tipologie di equalizzatori: a bande, parametrici e semi-parametrici.

Equalizzatori a bande o grafici.
Lo spettro di frequenze viene diviso in più bande (più bande avrà più sarà costoso e complesso l’eq) con una campana fissata. Si può quindi intervenire solo aumentando o tagliando il segnale a quella specifica frequenza. Solo il gain è quindi regolabile dall’utente.
Sono gli eq che siamo abituati a vedere, anche in digitale, negli stereo e negli apparecchi hi-fi. Sono più immediati e di facile utilizzo perchè danno un’immediata rappresentazione grafica dell’equalizzazione realizzata. I modelli hardware più professionali possono avere anche 30 bande di correzione tra 20Hz e 20kHz. La divisione dello spettro in bande è solitamente di tipo logaritmico e non lineare, per coprire con meno bande tutto lo spettro dell’udibile.

Equalizzatori parametrici.
Il numero di filtri dipenderà dalla qualità e complessità dell’eq. Ogni filtro può essere accordato in frequenza, aggiustato per quel che riguarda la larghezza della campana (Q) e impostato sul gain desiderato. Si ha la possibilità di intervenire in modo preciso su frequenze specifiche o aree spettrali più o meno grandi regolando il Q.
Sono i classici eq da studio di registrazione, più versatili e professionali.

Equalizzatori semi-parametrici.
Differiscono dai parametrici solo per la possibilità più ridotta di intervento sui parametri. Molti hanno una larghezza della campana dei filtri (Q) prefissata dal costruttore, o con la sola scelta tramite swtich di un’impostazione più ampia o più stretta. Taluni hanno anche una scelta limitata di frequenze di intervento, con potenziometri a scatti prefissati invece che continui.
I più classici semi-parametrici, come gli API, prevedono tre o quattro bande (basse, medie e alte), con la possibilità di regolare il gain ed un numero prefissato di frequenze selezionabili all’interno di quella banda. Sono equalizzatori “musicali” che attraverso parametri preimpostati hanno un carattere ed un intervento piuttosto riconoscibile tra un marchio e l’altro.

Ora giusto qualche parametro che vi farà comodo conoscere.

(I range di frequenza qui indicati sono un puro riferimento ideale poiché ci sono molte interpretazioni diverse delle bande di frequenza ed ogni casa imposta le sue bande a seconda dell’applicazione.) Basse –

  • Low – Bottom: solitamente definite come le frequenze che vanno da 20Hz fino a 300 Hz.
  • Medio-Basse – Low Mid: frequenze tra 300 e 1200Hz.
  • Medio-Alte – High-Mid: frequenze tra 1200 e 4800Hz.
  • Alte – High – Top: Frequenze tra 4800Hz e 20,000 Hz.
  • Hi-Pass Filter (Filtro Passa Alto): filtro che permette di tagliare le frequenze basse lasciando passare solo quelle oltre una certa frequenza detta “di taglio”.
  • Low-Pass Filter (Filtro Passa Basso): filtro che permette di tagliare le frequenze alte lasciando passare solo quelle al di sotto di una certa frequenza detta “di taglio”.
  • Notch filter (Filtro Elimina Banda): filtri estremamente precisi con una campana molto ripida in grado di tagliare moltissimo su una banda di frequenze molto stretta.
  • Boost: intervento in aumento di guadagno, che amplifica quindi una certa banda di frequenze.
  • Cut: intervento in taglio, che diminuisce il livello di una certa banda di frequenze.

                                   

Qui troverete dei sample audio che spiegano in modo molto pratico e veloce qual è l’effetto dell’equalizzazione su alcune delle principali sorgenti audio con cui potreste trovarvi a lavorare come una traccia di voce, una chitarra elettrica e un mix completo.

 

Voce

Nella prima traccia (voce – eq – single – range) trovate 5 sample. Il primo e la voce flat, registrato con microfono AKG 414, preamp API 502C e scheda audio RME FireFace 800. Di seguito altri quattro sample con singoli interventi di eq parametrico su quattro range di frequenze: basse, medio basse, medio alte e alte.



Ecco cosa sentirete nel file qui sopra:

Sample 1:
voce flat, no eq
Sample 2: voce con filtro hi-pass, con frequenza di taglio a 125Hz, per togliere eventuali rumori molesti ambientali (per esempio il rumore dei piedi del cantante) e per controbilanciare un po’ l’effetto di prossimità del microfono, che crea un boost sulle frequenze basse.
Sample 3: filtro parametrico peak, cut – Freq: 479Hz – Gain: -4.2db – Q: 0.44, per togliere l’effetto "scatola" e grazie alla campana larga l’eq interviene ancora anche un pochino sull’effetto prossimità.
Sample 4: filtro peak, cut a campana – Freq: 3668hz – Gain: -3.8db – Q: 0.80, per togliere un po’ di durezza alla voce.
Sample 5: filtro shelving, boost, Freq: 9046Hz – Gain: +3.4db – Q: 0.90, per renderla più frizzante.

Nella seconda traccia (voce – eq – add – range, qui sopra) trovate invece i sample con gli interventi di equalizzazione in addizione. Primo sempre il sample della voce senza alcun intervento (flat), poi l’intervento nel range delle basse, poi gli interventi basse + medio basse, poi gli interventi basse + medio basse + medio alte, e infine il risultato della somma di quattro interventi con eq parametrico, cioè basse + medio basse + medio alte + alte. Gli interventi effettuati in addizione sono gli stessi elencati prima e sentiti singolarmente nel primo file.

Chitarra ritmica distorta

Nella prima traccia (gtr – eq – single – range) trovate 5 sample. Il primo è quello di una chitarra doppiata in flat, registrato con un amplificatore combo Mesa Boogie Express, ripreso con un microfono Shure SM57, preamplificatore Prism Sound Maselec MMA4 e scheda audio RME FireFace 800. Di seguito nello stesso file altri quattro sample con singoli interventi di eq parametrico su quattro range di frequenze: basse, medio basse, medio alte e alte.


Ecco gli interventi che andrete a sentire nel file qui sopra:

Sample 1: chitarra flat, no eq
Sample 2: filtro parametrico peak, boost. Freq: 80Hz – Gain: 6.6db – Q: 0.80, per dare più botta su certe basse che il combo Mesa Boogie con cono da 10" fa un pochino fatica a tirare fuori.
Sample 3: filtro peak, cut. Freq: 369Hz – Gain: -3.2db – Q: 0.36, leggero cut con campana molto larga per togliere un po’ di confusione sulle medio-basse.
Sample 4: filtro peak, boost.  Freq: 1957Hz – Gain: 5.1db – Q: 0.80, da più attacco e rende più cattive le chitarre.
Sample 5: filtro peak, boost. Freq: 9934Hz – Gain: 4.5db – Q: 0.90, per aumentare ulteriormente aggressività e apertura.

Nella seconda traccia (gtr – eq – add – range, qui sopra) trovate invece i sample con gli interventi di equalizzazione in addizione, cioè prima il sample della chitarra flat, poi l’intervento nel range delle basse, poi gli interventi basse + medio basse, poi gli interventi basse + medio-basse + medio-alte, e infine il risultato della somma di quattro interventi con eq parametrico, cioè basse + medio basse + medio alte + alte. Come prima gli interventi sono quelli elencati sopra e usati nel primo file sulla chitarra.

Full mix

Nella prima traccia (voce – eq – single – range) trovate 5 sample del ritornello di "Wasted", un brano di Guido Block. Il primo è il full mix di partenza senza equalizzazione. Di seguito altri quattro sample con singoli interventi di eq parametrico su quattro range di frequenze: basse, medio-basse, medio-alte e alte.

Ecco gli interventi che sentirete nel file qui sopra:

Sample 1: full mix in flat, no eq
Sample 2: filtro parametrico peak, boost. Freq: 62Hz – Gain: 2.0db – Q: 0.87, il mix risultava un po’ scarico quindi si pompano un po’ le basse.
Sample 3: filtro peak, cut. Freq: 406Hz – Gain: -2.5db – Q: 0.80, per togliere un pochino di "fango" sulle medio-basse.
Sample 4:  filtro peak, boost. Freq: 1808Hz – Gain: 1.9db – Q: 0.80, leggero boost per rendere più intellegibile la voce.
Sample 5:  filtro shelving, boost. Freq: 9871Hz – Gain: +3.3db – Q: 0.90, per rendere il mix più frizzante, forse ho esagerato?!   😉

Nella seconda traccia (full mix – eq – add – range, qui sopra) trovate invece i sample con gli interventi di equlizzazione in addizione. Prima il sample del full mix senza eq, poi l’intervento nel range delle basse, gli interventi basse + medio-basse, gli interventi basse + medio-basse + medio-alte, e infine il risultato della somma di quattro interventi con eq parametrico, cioè basse + medio-basse + medio-alte + alte.

                              

Ecco ora qualche trucco da professionisti per dare vita alle vostre tracce semplicemente usando, o talvolta non usando troppo, l’equalizzazione.

1. "Less is more!", ovvero nella maggior parte dei casi meno si interviene con l’equalizzazione, meglio è.
Questo significa curare la sorgente del suono fin dal principio, sia nel live che in fase di registrazione. La qualità di uno strumento, le capacità dell’ esecutore e la cura nella scelta e il posizionamento dei microfoni sono fondamentali.
Esempio: una batteria accordata male avrà i tom che risuonano in modo fastidioso su certe frequenze. Frequenze che poi bisogna cercare di eliminare in qualche modo, spesso anche con interventi piuttosto drastici. Alla fine il risultato sarà anche accettabile ma mai come una batteria intonata bene che può sviluppare in "libertà" la sua dinamica su tutto il range delle frequenze.
Allo stesso modo ricordatevi che è impossibile aggiungere o aumentare delle frequenze che non ci sono nella sorgente.

2. "Use your ears, not your eyes!" La tecnologia digitale ci aiuta tantissimo, a volte anche troppo.
Avere una rappresentazione grafica di un equalizzatore parametrico (tipo plug in) è sicuramente molto comodo, ma il pericolo sta nel fidarsi un po’ troppo degli occhi anziché utilizzare a dovere le orecchie!

3. "Cut". Correzioni chirurgiche.
Un modo molto semplice ma efficace per ripulire i singoli file audio da frequenze "stazionarie" (in particolare quelle della voce e quelle delle chitarre elettriche) è di utilizzare un equalizzatore parametrico, creare una campana strettissma con un valore alto di gain e passare durante l’ascolto lentamente tutto lo spettro delle frequenze. Nei punti dove si trovano queste frequenze stazionarie si potrà facilmente avvertire una forte risonanza. A questo punto basta invertire la campana da boost a cut per eliminare la frequenza indesiderata. Vedi anche sopra -> Notch Filter.

4.  "EQ off!" Un buon mixer si riconosce anche dall’esistenza di un interruttore "EQ On/Off".
Conviene utilizzarlo spesso per capire se veramente si sta migliorando il suono o è solo una nostra impressione.
 

                                             

Tra i modelli più famosi, e ricercati dai collezionisti di audio vintage, c’è ovviamente il 7080 Graphic Equalizer di Cinema Engineering, risalente ai tardi anni ’30, il primo vero modello commerciale di equalizzatore grafico con 6 bande (che avete visto nella foto all’inizio dell’articolo, Vai).

Tra gli equalizzatori passivi spicca sicuramente tra i più famosi ed utilizzati il Fairchild 664, piccolo modulo realizzato nei primi anni ’60 con solo due bande di correzione, un filtro per le basse di tipo shelving e uno per le alte di tipo peak. Mentre il filtro per le basse aveva una frequenza di taglio fissa a 80Hz, quello per le alte aveva 5 regolazioni di picco da 4 a 15 Khz. Essendo un eq passivo questo equalizzatore ha un’attenuazione del segnale all’ingresso di 17 dB, per questo era quasi sempre accoppiato ad un preamplificatore o ad un compressore per recuperare parte del livello perduto.
E’ ancora oggi considerato da molti uno degli equalizzalizzatori più musicali in assoluto.

Il Pultec EQP-1a è da considerato un’equalizzatore tra i migliori di tutti i tempi, uno di quegli hardware che migliorano il suono semplicemente facendolo passare, anche senza intervenire troppo. E’ un equalizzatore valvolare progettato da Eugene Shenk nel 1951, ed in quanto valvolare ‘possiede’ un suo suono molto ben riconoscibile agli addetti ai lavori. E’ rinomato per essere molto selettivo nelle frequenze e quindi poter agire su di una certa banda senza alterare troppo il resto dello spettro. Il suo intervento non drastico, molto naturale e morbido ne ha favorito la diffusione sia negli studi di registrazione e mixing che di mastering.
Tra i plug-in digitali che fanno modeling è uno degli equalizzatori più imitati.

Viene dalla fine degli anni ’60 uni dei punti di riferimento per l’equalizzazione da oltre 40 anni. API, nella persona di Saul Walker, ha prodotto uno dei moduli eq tutt’ora più utilizzati in tutti gli studi professionali di tutto il mondo, l’eq semi-parametrico API 550A, ancora oggi in produzione. Da quando ne fu interrotta la produzione la domanda non ha fatto che crescere, soprattutto negli ultimi anni, facendo si che API ne riprendesse la produzione nel 2004.
E’ uno dei pochissimi eq ancora prodotti a componenti discreti e non con schede elettroniche stampate ed è stato montato su un numero infinito di console analogiche, alcune in uso ancora oggi.
API ha anche il merito di aver dato all’industria della registrazione un formato divenuto standard da molti anni, il formato 500, oggi utilizzato da molte altre case per produrre i loro moduli.
 

 

  
Luca “Luker” Rossi
 
Redazione ZioMusic.it


Guido Block                
Redazione ZioMusic.it

 

  1. […] quanto riguarda l’aspetto tecnico-strumentale e anche quella è on line, dedicata all’equalizzazione, per i […]

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