Che cos’è un DSP? (Processore di segnali digitali)

Se ti sei mai chiesto come un microfono riesca a migliorare la qualità della tua voce mentre parli, senza che tu debba modificare alcuna impostazione, la risposta di solito riguarda il DSP. Abbreviazione di “Digital Signal Processor” (processore di segnale digitale), si tratta di un piccolo chip specializzato che elabora l’audio in tempo reale ed è uno dei motivi principali per cui i microfoni moderni offrono una qualità audio eccellente fin dal primo utilizzo.

Questa guida spiega cos’è effettivamente un DSP, perché esiste e in quali contesti lo si incontra quotidianamente.

Prima dell'elaborazione digitale, la lavorazione del suono richiedeva l'uso di apparecchiature fisiche e analogiche. Un compressore era un'unità da rack. Un equalizzatore era un apparecchio dedicato dotato di manopole e quadranti. Ogni effetto richiedeva un proprio dispositivo hardware, collegato in serie agli altri, e quella catena non cambiava mai a meno che non si sostituissero fisicamente le apparecchiature.

L’elaborazione digitale del segnale ha cambiato le cose. Anziché modellare un’onda analogica continua con circuiti fisici, un DSP converte il suono in numeri, esegue operazioni matematiche su quei numeri e riconverte il risultato in suono. Una volta che l’audio esiste sotto forma di dati, è possibile applicare quasi qualsiasi effetto (filtraggio, compressione, riduzione del rumore) tramite calcoli anziché componenti fisici. Ciò ha aperto la strada a un’elaborazione più compatta, più flessibile e spesso migliore, senza bisogno di un rack pieno di apparecchiature.

Un DSP gestisce tre fasi fondamentali, tutte così veloci che non si nota mai alcun ritardo:

• Campionamento. Un convertitore analogico-digitale rileva l'onda sonora in ingresso e la misura 44.100 o 48.000 volte al secondo, trasformandola in una sequenza di numeri.
• Elaborazione. Il chip DSP esegue i calcoli su quel flusso di numeri. È qui che vengono applicati gli effetti. A seconda delle operazioni matematiche applicate, si ottengono filtraggio, compressione, riduzione del rumore o una serie di altre modifiche.
• Riconversione. Un convertitore da digitale ad analogico trasforma i dati elaborati in un’onda sonora che puoi effettivamente sentire, sia tramite cuffie, altoparlanti o una registrazione.

Ciò che conta in questo caso è dove avviene l'elaborazione. Un DSP integrato nel dispositivo gestisce tutte e tre le fasi direttamente sul posto, quindi non c'è alcun "andata e ritorno": non è necessario inviare l'audio al computer, elaborarlo lì e poi rispedirlo indietro. È proprio questo "andata e ritorno" che aggiunge un ritardo percepibile con gli effetti software, ed è per questo che l'elaborazione integrata risulta immediata quando si ascolta la propria voce.

I microfoni sono uno dei contesti più comuni in cui ci si imbatte nel DSP, soprattutto ora che molti microfoni elaborano l'audio autonomamente invece di affidarsi interamente al computer:

• I microfoni USB per lo streaming spesso dispongono di un DSP integrato che pulisce la voce prima ancora che questa raggiunga il software di registrazione.
• Le interfacce audio XLR utilizzano il DSP per applicare in tempo reale effetti quali la compressione e l'equalizzazione al segnale del microfono, senza bisogno di un mixer separato.
• Le cuffie e i microfoni da gioco utilizzano la tecnologia DSP per ridurre il rumore di fondo, in modo che la tua voce risulti chiara durante le chiamate o le partite.
• I microfoni da conferenza e da webcam si avvalgono della tecnologia DSP per isolare la voce dai rumori ambientali durante le videochiamate.

In entrambi i casi, il vantaggio è lo stesso: l'elaborazione avviene direttamente sul dispositivo, quindi la tua voce è già stata ottimizzata prima di arrivare al computer.

Le operazioni matematiche eseguite su un chip DSP rientrano solitamente in alcune categorie ben note:

• L'equalizzazione (EQ) aumenta o riduce specifiche bande di frequenza, ed è utile per aggiungere calore o ridurre la confusione nella voce.
• La compressione uniforma le differenze di volume, in modo che i momenti più silenziosi risultino chiari e quelli più rumorosi rimangano sotto controllo.
• La riduzione del rumore individua e riduce i rumori di fondo costanti, come quelli di un ventilatore o di un condizionatore, senza influire sul segnale desiderato.
• Il limitatore limita il segnale a un livello massimo per evitare distorsioni nel caso in cui il volume aumenti in modo imprevisto.

Ogni singolo dispositivo può utilizzare uno di questi elementi, diversi contemporaneamente o una sequenza di essi in successione. La combinazione specifica dipende dalla funzione per cui il dispositivo è stato progettato.

Elgato integra direttamente il DSP in alcuni dispositivi Wave tramite il Wave FX Processor, un chip integrato sviluppato in collaborazione con LEWITT Audio. Dispositivi come Wave:3 MK.2, Wave XLR MK.2, XLR Dock MK.2 e Wave XLR Pro eseguono effetti quali filtro low-cut, espansore, compressore, equalizzatore e Voice Tune direttamente sull’hardware, in modo che la voce venga elaborata prima ancora di raggiungere il computer.

Poiché l'elaborazione avviene direttamente sul dispositivo, puoi ascoltare la tua voce elaborata in tempo reale tramite le cuffie e gli effetti si applicano automaticamente a tutte le app tramite il microfono. Wave FX Processor gestisce anche Clipguard 2.0, che previene la distorsione a livello hardware anziché correggerla a posteriori.

Se vuoi un'analisi completa di come questi effetti interagiscono tra loro, dai un'occhiata alla nostra guida su Wave FX: suono di qualità da studio dal tuo microfono. E se ti stai chiedendo in che modo il DSP si differenzia dai plugin basati su software, la nostra guida " Che cos'è un VST?" illustra questa differenza in modo più approfondito.