Progettare audio mixer professionali per ogni scenario

Molte persone amano ascoltare la musica. Sia che stiano ascoltando registrazioni o performance dal vivo, l'esperienza ha quasi certamente beneficiato di un tecnico del suono esperto nell'uso di un mixer audio professionale. Il mixaggio è l'arte di combinare più sorgenti audio per produrre qualcosa che possa suonare più che gradevole all'orecchio. In questo articolo andremo ad analizzare le sfide di progettazione presenti nel design di un generico mixer audio.

Introduzione

Se si ascoltasse una registrazione di Robert Johnson degli anni '30, si sentirebbe solo un ragazzo cantare con la sua chitarra, il tutto catturato con un microfono. C'era davvero poco da mixare. Ma ascoltando una registrazione di una band moderna, con batteria, chitarre, basso, voce, etc., il mixaggio si rende necessario. Lo stesso vale per la musica dal vivo eseguita da ensemble, dove le esibizioni di più musicisti devono essere combinate insieme in tempo reale in maniera piacevole per l'orecchio di chi ascolta.

Lo strumento del mestiere di un tecnico audio è il mixer, o console di mixaggio. Il mixaggio nello studio di registrazione viene spesso eseguito su un PC di qualche tipo con una Digital Audio Workstation (DAW) e superficie di controllo, ma la musica dal vivo è tipicamente mixata su un mixer fisico. Dietro ogni band dal grande suono c'è un talentuoso tecnico del suono; dietro (di fronte, in realtà) qualsiasi tecnico di talento vi è un mixer. E dietro quel mixer c'è un team di ingegneri progettisti che hanno molti fattori da considerare nello sviluppo di un famiglia di miscelatori.

Cosa fa un mixer

Si consideri un terzetto di musicisti: ad esempio una tribute band dei Motörhead che suonano in un garage. Fondamentalmente, il mixer deve essere in grado di:

  • Accettare alcune sorgenti audio e gestire il guadagno d'ingresso (trim) per ciascuno. L'esempio citato includerebbe una voce solista, una chitarra, un basso, una batteria, due microfoni e un line-in (lettore musicale portatile) per introduzione musicale;
  • Applicare equalizzazione ad ogni sorgente;
  • Controllare il volume d'uscita per ogni sorgente;
  • Controllare il bilanciamento da sinistra a destra per ogni sorgente;
  • Sommare tutte le sorgenti in una uscita stereo master ed inviare il mix risultante da qualche parte, come ad esempio in ingresso ad un amplificatore in un sistema PA.

I requisiti elencati e riportati graficamente in Figura 1 rappresentano le specifiche del più semplice tra i mixer: c'è un numero di canali relativamente basso e nessun effetto necessario. Per scenari su scala ridotta, un mixer analogico di base potrebbe essere sufficiente. Una volta però che il lavoro del mixer diventa più complesso, con più musicisti, con fonti diverse (sia analogiche che digitali) o la necessità di effetti, allora ha più senso usare un mixer digitale.

Figura 1: schema a blocchi di un mixer base

Ingressi

I progettisti devono decidere a quale segmento di mercato vogliono rivolgersi: tecnici audio che lavorano per piccoli eventi? Quelli che lavorano per grandi eventi? Qualcosa di intermedio? La prima cosa da considerare è il numero di canali di ingresso. Esiste un mixer per quasi tutti gli scenari, dal semplice terzetto rock ad una band come i Chicago, che probabilmente richiede almeno 20 canali per gestire i cinque cantanti, la sezione corni e tutti gli altri strumentisti.

Un'altra questione chiave che i designer devono porsi riguarda le tipologie di sorgenti audio che devono essere considerate. Molte delle fonti saranno probabilmente microfoni analogici. Qualsiasi strumento collegato direttamente alla scheda di mixaggio tramite una scatola di input diretto (DI) sarà una sorgente analogica. Inutile dire che le schede digitali avranno la necessità di incorporare convertitori analogico-digitali (ADC), come gli ADC PCM1864 e PCM4204 da TI, per lavorare con sorgenti analogiche. In molti casi, il mixer dovrà gestire fonti digitali. Ad esempio, la band potrebbe utilizzare l'uscita S/PDIF di un laptop per inviare basi musicali direttamente nella scheda, eliminando la necessità di una ulteriore conversione analogico-digitale.

Potrebbe essere desiderabile per un mixer essere in grado di gestire i media portatili. Questo è particolarmente importante se la coda musicale di un brano della band è memorizzata su una chiavetta USB o su una scheda SD, o se la musica viene riprodotta da un telefono cellulare tramite Bluetooth. O forse il musicista è un artista elettronico d'avanguardia che ha una band dal vivo, così come qualcuno che suona un assolo di güiro da una postazione remota via Ethernet. Mentre alcune di queste situazioni sono abbastanza (molto) rare, è quasi certa la richiesta di mixer digitali.

Elaborazione audio ed effetti

È molto comune per un tecnico audio utilizzare diverse gradazioni di effetti per spettacoli dal vivo. In qualche scenario di base, la sola compressione disponibile potrebbe essere sufficiente, ma avere più effetti disponibili resta comunque una buona cosa. La maggior parte delle console digitali esibisce la funzione di compressione e spesso includono il riverbero, il ritardo e altri effetti; questa è una soluzione più economica rispetto all'acquisto di altri dispositivi esterni.

Sebbene non sia strettamente considerato un effetto, l'equalizzazione può anche essere eseguita tramite elaborazione digitale. Un tipico mixer analogico potrebbe avere una manopola per i bassi, una per i medi (alta e medio bassi, se si è fortunati) e una per treble. Un mixer digitale potrebbe avere un equalizzatore parametrico per ogni canale, con frequenze centrali selezionabili e fattore Q per ogni banda. Se il mixer riesce a fare tutto questo digitalmente, allora cose come il panning, il guadagno di input e output (I/O) sono anch'esse implementate digitalmente.

Inoltre, occorre considerare la qualità audio. Ogni aumento della profondità in bit è correlato all'abbassamento del rumore di quantizzazione, che porta ad un rapporto segnale/rumore (SNR) più elevato. Anche la frequenza di campionamento è un fattore importante da considerare: attualmente le console a 96 kHz sono comuni. Una maggiore profondità di bit significa più bit per campione, e una maggiore frequenza di campionamento significa più campioni per un dato intervallo di tempo. Più bit per volta, più campioni per volta, più canali equivalgono a molti più dati da elaborare, e si aggiungono molto rapidamente. Se i progettisti vogliono creare una console digitale con molti  I/O, una complessa elaborazione ed instradamento del segnale, avranno bisogno di investire pesantemente in potenza computazionale.

La maggior parte dei produttori di mixer non vuole vendere un mixer, ma una famiglia di miscelatori con una gamma di specifiche. Sviluppare una linea di miscelatori, ognuno con un design hardware completamente diverso e diverse CPU (e pertanto differenti sforzi di sviluppo per il software) può risultare molto costoso. L'utilizzo di una famiglia di sistemi su chips (SoC) compatibili con il software per una famiglia di mixer ridurranno i tempi e i costi nello sviluppo del prodotto per produttori e ingegneri.

Facilità d'uso

Una console di mixaggio con un set di funzionalità modesto può essere controllata adeguatamente con una manciata di manopole, ma questo non basterà per un prodotto più complesso. L'aggiunta dei controlli fisici necessari per regolare un equalizzatore multibanda e persino una manciata di effetti per ogni linea di canale risulterebbe in un gigantesco mixer (simile a quello mostrato nella Figura 2a), e sarebbe molto complicato effettuare aggiustamenti al volo. Un display di qualche tipo è molto pratico per mixer con funzionalità complete (Figura 2b), specialmente se si tratta di un touch screen. Va bene regolare un equalizzatore con pochi pomelli, come è stato fatto per decenni, ma ogni effetto ha il proprio set di parametri da gestire, ed essere in grado di scorrere rapidamente le impostazioni per ogni effetto è molto importante. Queste caratteristiche richiedono un SoC con le giuste capacità video, così come le interfacce giuste per supportare un controller touch. [...]

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