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Bitcrusher: come funziona
Bitcrusher: come funziona
di [user #17844] - pubblicato il

Approfittiamo dell'arrivo del Bit Reactor per affrontare i principi di funzionamento dei circuiti capaci di trasformare una chitarra in un videogioco a 8bit.
Il bitcrusher è uno degli effetti più controversi in circolazione. Particolarmente in voga tra tastieristi e appassionati di drum machine con il pallino del retro-gaming e del lo-fi, si sta facendo lentamente spazio anche nelle pedaliere dei chitarristi.
Tutt’altro che pensato per rispettare trasparenza e dinamica, si tratta di un circuito in grado di distruggere letteralmente un segnale musicale per ridurlo ai minimi termini e renderlo simile in maniera impressionante ai toni emessi da un vecchio videogioco anni ’80.

RPS Effects, un piccolo laboratorio di Pittsburgh specializzato in effetti sopra le righe, ne ha da poco progettato uno da manuale, senza fronzoli e con un approccio chiaro e tecnico. Cogliamo l’occasione per svelare il “trucco” dietro il curioso effetto del bitcrusher.

Bitcrusher: come funziona

I circuiti come il Bit Reactor ruotano intorno ai semplici parametri base della conversione dei segnali da analogico a digitale. Come mostrato sullo chassis, questi sono il sample rate o frequenza di campionamento (manopola Sample) e la quantizzazione (manopola Crush, da 1 a 8 bit).
Un segnale analogico come può essere un’onda è descritto con i parametri di frequenza e ampiezza. La prima definisce quante volte la nostra onda compie un ciclo completo (cioè si muove nella zona positiva del grafico e poi in quella negativa fino a tornare al punto di partenza, pronta a ripetere l’andamento). La seconda misura né più né meno che l’intensità del segnale, cioè il volume del suono istante per istante.
Un messaggio digitale, però, è solo una sequenza di zero e di uno, pertanto un convertitore ha il compito di riassumere entrambi gli assi del grafico in una singola stringa di dati. Un numero. Per questo si affida al campionamento per definire la frequenza e alla quantizzazione per l’ampiezza.

Campionamento e quantizzazione
La frequenza di campionamento di un convertitore decide quante volte il segnale viene “fotografato”, cioè misurato e convertito, dal circuito nell’arco di un secondo. Si misura in hertz e la comune frequenza di campionamento per l’hi-fi (CD) è di 44,1kHz, vale a dire che il convertitore ha misurato il segnale analogico 44.100 volte al secondo per convertirlo in digitale nella maniera più fedele.

La quantizzazione suddivide l’asse delle y - dove c’è l’intensità del segnale - in un numero prestabilito di livelli e definisce essenzialmente la lunghezza della stringa di dati. Si può pensare alla quantizzazione come a un foglio a righe su cui vogliamo ritracciare la nostra onda, ma in cui siamo obbligati a segnare i punti che la formano solo in corrispondenza delle righe, cioè dei bit. Viene da sé che più bit abbiamo, più il foglio sarà fitto di righe e ci permetterà di disegnare un’onda più fedele all’originale.
In un CD la quantizzazione è di 16 bit.

Bitcrusher: come funziona

In parole povere, per far sì che il computer possa interpretare un segnale analogico, il convertitore lo aggiorna 44.100 volte ogni secondo sul livello del segnale in quel preciso momento attraverso una stringa di 16bit fatta di zeri e di uno, permettendogli così di ricostruirlo passo passo in seguito.
Viene da sé che, maggiori saranno campionamento e quantizzazione, migliore sarà la resa. In elettronica, però, bisogna fare i conti con dei limiti tecnici.
La quantizzazione, cioè la lunghezza della stringa e quindi la quantità di dati impartita nello stesso momento, va di pari passo con la capacità del processore di immagazzinare dati. La frequenza di campionamento va invece a braccetto con la quantità di operazioni che questo è in grado di effettuare in un secondo. Pertanto, sono stati stabiliti degli standard.

Il bitcrusher
La frequenza di campionamento dell’hi-fi è scelta per un preciso motivo: la digitalizzazione di un segnale può incorrere in degli artefatti sonori come il fenomeno dell’aliasing, che si ottiene quando il convertitore interpreta male la natura di un’onda a causa della sua frequenza particolarmente elevata. Accade così che il computer “salti” qualche ciclo e legga quell’onda con una frequenza errata, generando una nota non corretta in aggiunta al contenuto armonico originale. Per comprendere il fenomeno si può pensare alla frequenza di campionamento come ai fotogrammi per secondo di una telecamera e al segnale analogico come alla ruota di un’auto da corsa che gira: superata una certa velocità, la cinepresa non è in grado di interpretare la rotazione e ne legge erroneamente solo degli spezzoni, facendo sì che in video la ruota sembri ferma o giri all’indietro.



Nell’audio, lo stesso fenomeno si manifesta con degli strani fischi stonati e, per prevenirlo, è necessario impiegare una frequenza di campionamento almeno doppia della frequenza più alta che il convertitore dovrà processare: siccome l’orecchio umano raggiunge fino a 20kHz, nell’hi-fi è necessario campionare almeno a 40kHz.
Un bitcrusher invece rincorre e ricerca questo preciso limite tecnico, portandolo all’estremo per snaturare il segnale e impoverirlo di armoniche (in quanto non sarà più in grado di leggere segnali più acuti di una determinata frequenza), introducendo al loro posto delle frequenze artefatte che possono ricordare i suoni prodotti da un ring modulator.

La quantizzazione, misurando esattamente l’intensità del segnale, è direttamente collegata alla capacità del convertitore di interpretare il livello in termini di volume e quindi la dinamica. Meno bit vorranno dire che il convertitore si troverà costretto ad “arrotondare” il valore rilevato a quello immediatamente superiore o inferiore e l’onda finale ne risulterà visivamente impoverita per risoluzione, avvicinandosi sempre di più a un’onda quadra. Chi conosce le fondamenta dei fuzz sa che è esattamente lì che si trova la radice della distorsione in un segnale sonoro.
Quando un bitcrusher riduce il livello dei bit del suo convertitore interno, il segnale si satura e si sgretola, si impoverisce nelle sfumature dinamiche fino a diventare un impulso del tutto simile a quello di un synth digitale primordiale. Per l’appunto, come quello di un videogioco d’epoca.



Per maggiori informazioni sul Bit Reactor, visitate il sito ufficiale a questo link.
bit reactor effetti e processori elettronica il suono rps effects tecniche di registrazione
Link utili
Bit Reactor sul sito RPS Effects
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Commenti
di Claes [user #29011] - commento del 16/08/2018 ore 16:36:53
Il primo sampler usabile è il keyboard Ensoniq Mirage 8bit - molto efficiente per suonare batteria e basso dato che per molti altri sounds c'è un diskette per ognuno. Il campionamente consente però solo suoni molto corti. Un Akai S1000 è a 16bit e venne usato per spezzoni di voce in musica Dance. Li ho embrambi, mi piace la chitarra Midi e sono abituato ad essere critico e adesso però mi tocca davvero essere critico! Insomma, suono orribile e non ne vedo l'utilità, specialmente dal vivo. In ogni caso tocca modificare la propria maniera di suonare un pezzettino solista / riff di un pezzo! Bocciato... Come scrivi, meglio per synths e altri strumenti.
Rispondi
di simonec78 [user #13803] - commento del 31/08/2018 ore 20:13:00
La prima parte dell'articolo è ben fatta ed esaustiva.
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