Marco Simoncini Modulazione di ampiezza e ad anello Corso di Campionamento, Sintesi ed Elaborazione Digitale del Suono Materiale rilasciato sotto licenza Creative Commons – Attribuzione/Non Commerciale/Condividi allo stesso modo Si autorizza, in deroga al secondo punto, l’utilizzo per l’insegnamento

Un’altra operazione aritmetica con i suoni Nella presentazione 1 relativa alla sintesi additiva e nella presentazione 2 relativa agli oscillatori Table Lookup abbiamo visto, in generale, come generare suoni che, una volta miscelati, ossia sommati, tra di loro, forniscono suoni nuovi e più ricchi Nella presentazione 3, relativa alla sintesi sottrattiva dei suoni, abbiamo visto come creare suoni interessanti togliendo una parte del suono originale Vedremo in questa lezione che cosa succede quando i segnali vengono moltiplicati tra di loro

La modulazione di ampiezza La moltiplicazione tra due segnali viene ottenuta moltiplicando tra di loro le ampiezze istantanee, campione per campione, dei segnali stessi A ogni istante, quindi, l’ampiezza del segnale risultante dipende dalle ampiezze dei due segnali Entrando in gioco la moltiplicazione, le variazioni divengono facilmente molto rilevanti Esempi già noti di modulazione dell’ampiezza di un segnale sono l’ADSR e il tremolo

Origini della modulazione di ampiezza La modulazione di ampiezza è stata utilizzata a lungo per le radiotrasmissioni. Su alcune radio si trova ancora l’indicazione MA o AM (Amplitude Modulation) Dei due segnali, uno viene detto modulante e l’altro modulato. Dalla terminologia radiantistica, però, si utilizza spesso i termini portante e modulante (in inglese carrier e modulating signal) Nelle trasmissioni radio il segnale modulato o portante ha frequenza molto superiore al segnale modulante, che è nella banda audio. Il primo canale della RAI trasmette ancora, ad esempio, da Taranto Salina Grande sulla frequenza di 873 kHz* * Fonte: portale.italradio.org, aggiornata al 5 novembre 2014

Modulazione di ampiezza nella banda audio Dato che entra in gioco la moltiplicazione, i segnali sono ambedue in banda audio o, a volte, uno in banda audio e l’altro in banda infrasonica Il secondo caso è ad esempio quello del tremolo e delle variazioni aperiodiche (es. ADSR) o periodiche di ampiezza Si veda il Tutorial 9: Amplitude Modulation di Max/MSP versione 5 Si veda la patch di Max/MSP 02yTremoloAndRingMod.maxpat necessaria per il tutorial Synthesis Tutorial 2: Tremolo and Ring Modulation di Max/MSP versione 7 Si veda la dispensa Lorenzo Seno – Modulazione di ampiezza del sito Acustica.org

Tipi di segnale - Segnali sonori e di controllo I segnali coinvolti nella modulazione di ampiezza possono essere segnali audio tout court o segnali di controllo (solitamente a frequenze molto basse, spesso infrasoniche) I segnali audio sono segnali a media zero, ovvero la somma dei valori da loro «toccati» è zero. Non vi è presenza di componente continua I segnali di controllo contengono spesso una componente continua, che influisce sul segnale controllato anche se essa stessa non è udibile (vale sempre l’esempio dell’ADSR)

Il tremolo Il tremolo non va confuso con il vibrato: il tremolo è una variazione di ampiezza mentre il vibrato è una variazione di frequenza Il tremolo è una lenta (a frequenze infrasoniche, cioè inferiori ai convenzionali 20 Hz) oscillazione periodica dell’intensità del suono risultante Il segnale «modulante» è un segnale non audio, ma non è dotato di una componente continua: il valore medio attorno cui oscilla con periodicità lenta è zero Praticamente il segnale modulante è un «guadagno variabile», come quello che si potrebbe ottenere ruotando avanti e indietro la manopola del volume di un amplificatore

La patch di Max/MSP – Modulazione ad anello

Effetto dei vari oggetti I due oggetti all’estrema destra, loadbang e il messaggio al di sotto, servono a caricare valori iniziali all’apertura della patch. loadbang, all’apertura della patch, invia un bang al messaggio, che carica i valori nei tre flonum. Loadbang e il messaggio si comportano come oggetti send, con la differenza che il messaggio riesce a inviare tre valori contemporaneamente, semplicemente specificandone i nomi e valori separati da punto e virgola I due oggetti cycle~ generano i segnali modulato (a sinistra) e modulante (a destra). La frequenza di oscillazione del segnale modulato può essere impostata nell’oggetto flonum al di sopra dell’oggetto cycle~; inizialmente viene inviata dal messaggio a destra, comandato da loadbang Per il segnale modulante è possibile impostare la frequenza nel relativo oggetto flonum (anche questa impostata inizialmente dal messaggio comandato da loadbang) o inviare valori predefiniti mediante i pulsanti connessi all’oggetto s modrate

Effetto dei vari oggetti Il segnale modulante dell’oggetto cycle~ di destra passa attraverso un primo oggetto *~ moltiplicatore, che consente di impostare la profondità o percentuale di modulazione. Questa possibilità è una delle caratteristiche più importanti della modulazione di ampiezza, perché in grado di caratterizzare fortemente il segnale risultante La profondità di modulazione viene impostata nel terzo oggetto flonum (inizialmente dal messaggio con loadbang) All’uscita dal primo moltiplicatore, che serve appunto a determinare la profondità di modulazione del segnale di sinistra da parte del segnale di destra, il segnale modulante entra in un altro moltiplicatore, in cui avviene la vera e propria modulazione di ampiezza.

Il prodotto Come accennato in precedenza, il segnale modulante per il tremolo è tipicamente un segnale non audio, ma a media nulla Il nostro orecchio, però, non è sensibile al segno di un segnale e quindi non avverte differenze tra un segnale positivo e un segnale negativo Il segnale modulante spesso non passa nemmeno per lo zero, perché in quel caso il segnale complessivo verrebbe a interrompersi L’operazione di prodotto è comunque simmetrica, data la proprietà commutativa, per cui la distinzione tra modulato e modulante è puramente semantica (ed eventualmente basata sul fatto che uno dei due segnali non è a media nulla, ed è quindi il modulante)

La modulazione di ampiezza vera e propria Nella modulazione ad anello, il segnale modulante passa per lo zero e la moltiplicazione dei due segnali genera le frequenze somma e differenza delle frequenze modulata e modulante Nel caso più generale della modulazione di ampiezza, il segnale modulante può avere una componente continua («DC offset») che fa si che l’ampiezza del segnale modulato venga variata intorno a un valore diverso da zero In questo caso, all’ascolto, la frequenza modulata («portante») si sente sempre. Si veda il tutorial Synthesis Tutorial 3: Using Amplitude Modulation di Max/MSP versione 7 e la relativa patch

La modulazione di ampiezza vera e propria Nella modulazione ad anello, il tremolo viene percepito come doppio della frequenza modulante, perché il segnale di controllo passa da un massimo positivo a un massimo negativo, ma l’orecchio non li distingue, e sente quindi due «valori massimi» per ogni ciclo del segnale Nella modulazione di ampiezza, invece, il tremolo viene percepito alla sua giusta frequenza, per via della componente continua che fa sì che non vi sia alcun «massimo negativo», ma solo una lenta oscillazione intorno al valore di «DC offset» Per verificare questa differenza, è sufficiente aprire insieme le due patch e assegnare lo stesso valore alla frequenza modulante delle medesime