Cos’è la latenza?
La latenza (ritardo) è il lasso di tempo che intercorre tra l’istante in cui si schiaccia un tasto su un sintetizzatore, o si plettra una corda di chitarra, e quello in cui il suono prodotto dal nostro strumento viene riprodotto dai monitor. Ci sono diversi stadi nel processing digitale che interrompono temporaneamente il flusso del segnale audio o MIDI e se l’effetto cumulativo di tutte queste interruzioni è troppo grande, la latenza diventa evidente e può rendere difficile suonare o cantare a tempo.
Da cosa è causata?
1) Dalla conversione AD-DA
Nel viaggio intrapreso dal segnale audio all’interno del nostro sistema di registrazione, la conversione A-D rappresenta la stazione di partenza e quella D-A il capolinea.
Nel primo caso i convertitori trasformano un segnale analogico (continuo), in uno digitale (discreto). In realtà, più che una vera e propria trasformazione è una mappatura. Dapprima il segnale viene fotografato decine (o centinaia) di migliaia di volte al secondo (frequenza di campionamento). In seguito ogni “foto” viene analizzata da un sistema fatto da diverse porte (gates) ognuna abbinata ad uno specifico valore di bit (la dinamica del segnale). Facciamo un esempio semplice: immaginate un sistema di conversione con solamente 3 porte, uno per i segnali audio deboli, uno per i segnali forti e il rimanente per quelli con dinamica modesta. Riassumendo con termini più familiari a dei musicisti, pp, mf e ff, o se volete, pianissimo, mezzoforte e fortissimo. Se il valore dell’audio in entrata al convertitore corrisponde ad una qualsiasi delle dinamiche che vanno dal f al fff, la porta corrispondente al ff (quella con il valore più simile al segnale analizzato in questo caso) si aprirà, facendo ”capire” al sistema quale valore della dinamica disponibile, assegnare alla foto appena scattata.
Durante la conversione D-A, avviene il procedimento contrario: il segnale analogico verrà ricostruito partendo dai valori discontinui del dominio digitale.
Ogni conversione richiede tempo e causa quindi latenza. Fortunatamente, però il ritardo causato dalle conversioni AD-DA è molto ridotto, in una misura tale da non essere nemmeno notato dalle nostre orecchie. E’ per questa ragione che la latenza non è percepita come un problema quando si adoperano i mixer digitali.
2) Dalle memorie tampone (Buffer Memory)
Come mai la latenza ci crea così tanti problemi quando usiamo un computer? Dopo tutto, i mixer digitali non sono forse computer senza mouse né tastiera?
Il problema principale è che i mixer digitali sono computer dedicati ad un unico scopo e hanno un solo compito da svolgere, mentre i PC hanno una quantità maggiore di processi da eseguire al secondo e l’elaborazione dell’audio è solo uno di questi. I computer possono occuparsi dei segnali provenienti dal mondo esterno soltanto ad intervalli regolari: se sono progettati unicamente per registrare audio, questi intervalli possono essere molto piccoli e il processing molto veloce; se, d’altra parte, gestiscono sistemi operativi pesanti e altri programmi non dedicati all’audio, gli intervalli devono essere, per forza di cose, più grandi. Per far fronte alla gran mole di lavoro da svolgere, i dati in entrata sono spediti a delle memorie tampone chiamate “buffer”. In pratica, i campioni di audio, invece di essere trasmessi direttamente alla CPU, vengono accumulati a gruppi di dimensioni predefinite dall’utente nei buffer, così che il processore può occuparsene ad intervalli di tempo meno incalzanti. Anche i dati in uscita subiscono questo processo di buffering che, quindi, ritarda ulteriormente il segnale che attraversa i meandri del nostro computer.
Anche i plug-in gestiti da schede DSP, come la piattaforma UAD-2 della Universal Audio, causano latenza. Questo perché il segnale audio processato da una di queste schede viene prima mandato ad un buffer in entrata e, parallelamente, ad un altro in uscita.
3) Dalla tecnica lookahead
La maggior parte dei plug-in non produce latenza, ma esistono alcuni compressori, equalizzatori a fase lineare e riverberi a convoluzione, il cui funzionamento è basato su una tecnica chiamata “lookahead”. In pratica, prevedono il futuro, processando i campioni di audio prima che questi li attraversino. Un limiter progettato per il mastering, per esempio, deve essere in grado di “trattenere” anche i picchi più veloci, in modo che questi non producano clipping. Per fare ciò, questi plug-in utilizzano un espediente molto semplice: ritardano il segnale in arrivo.
TRE RIMEDI ALLA LATENZA
1) Monitoring analogico
La soluzione più drastica alla latenza è di abbandonare completamente l’idea di monitorare l’audio tramite il computer e affidarsi ad una console (mixer) analogica. Il segnale prodotto da un microfono o da una chitarra è analogico, come lo è il segnale che arriva ai monitor o alle cuffie. Una console è in grado di reindirizzare i segnali in entrata direttamente alle cuffie dei musicisti o alle casse, aggirando completamente il dominio digitale ed evitando la latenza causata da un computer.
Integrare una console analogica in un sistema di registrazione è piuttosto semplice:
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i segnali in entrata possono essere indirizzati al registratore (il computer) sia tramite bus, che tramite Direct Output. Le Direct Output, come si può intuire dal loro nome, sono uscite dirette, che prelevano una copia il segnale in entrata, prima che esso attraversi le svariate sezioni di una console (eq, compressori, mandate ausiliarie, ecc). Ogni canale avrà la sua Direct Output, quindi se un mixer ha 24 canali, ci saranno 24 Direct Output. Possiamo pensare ai bus come a dei veri e propri… autobus! Essi consentono di raggruppare i segnali, se necessario, e inviarli ad un canale del registratore. Se, per esempio, il registratore ha solamente 8 tracce e il mixer ha 16 canali, possiamo inviare i segnali del canale 1 e del canale 2 al primo bus, che porterà i segnali alla prima traccia del registratore, i segnali del canale 3 e del canale 4 al secondo bus e così via. Lo svantaggio dell’impiego dei bus è che, raggruppando i segnali, questi verranno registrati su un’unica traccia e quindi non sarà possibile, in seguito, mixarli separatamente.
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una copia del segnale in entrata può essere mandata attraverso le mandate ausiliarie (Aux Sends) direttamente alle cuffie dei musicisti e, in parallelo, alle uscite principali, dove verranno connessi i monitor. Dipendentemente da quante mandate ausiliarie sono presenti su una console, è possibile produrre diversi monitor mix per i musicisti. Per esempio, sfruttando la mandata ausiliare 1, è possibile realizzare un mix per il bassista, in cui i segnali più forti saranno quelli di cassa, rullante, basso e voce. Parallelamente, sfruttando la mandata 2, possiamo realizzare un mix per la cantante, caratterizzato da un buon bilanciamento di tutti gli strumenti e un volume maggiore della sua voce.
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i segnali delle tracce registrate provenienti dal computer (i cosiddetti “ritorni macchina“) possono essere indirizzati su canali aggiuntivi del mixer (Monitor Path), per poter essere mixati in un secondo momento. A dire la verità, è preferibile inviare alle cuffie dei musicisti (sempre tramite mandate ausiliarie) proprio i segnali che provengono dal registratore/computer. Questo approccio viene chiamato “Confidence Monitoring” e deriva dalla registrazione su nastro magnetico. Un registratore a nastro, infatti, smette di inviare il segnale al mixer se in stop. In questo modo, gli ingegneri del suono possono accorgersi di un mancato funzionamento del registratore. Allo stesso modo, se ascoltassimo i segnali prima che fossero processati da un computer, non ci accorgeremmo di un suo eventuale malfunzionamento. Ovviamente, questo è possibile solo nel caso in cui la latenza non crei problemi rilevanti o nel caso in cui il software utilizzato e l’interfaccia audio consentano il Direct Monitoring.
La figura mostra il signal flow di un sistema di registrazione che contempla l’impiego di una console analogica. L’audio analogico, dopo essere entrato nella console, viene mandato a un convertitore AD tramite Direct Output. Una volta convertito, il segnale è processato da computer e inviato al convertitore DA. Da qui, è reindirizzato alla console, con la quale sarà possibile mandare i segnali alle cuffie dei musicisti, tramite mandate ausiliarie, o ai monitor della control room.
2) Il Direct Monitoring
Questa tecnica consente di indirizzare verso le uscite una copia del segnale audio, prima che essa venga processata dal computer. E’ una funzione che, quando disponibile, va comunque abilitata all’interno del software DAW.
La figura mostra un sistema di registrazione digitale gestito da un’interfaccia audio. L’interfaccia riceve i segnali analogici, li converte in digitale e li invia al computer, dove verranno processati. Il segnali, poi, verranno restituiti all’interfaccia audio, che li convertirà in analogici e li invierà alle uscite. In un sistema simile, l’audio in uscita sarà ritardato rispetto a quello in entrata, a causa del processing digitale del computer.
L’immagine mostra un sistema identico a quello illustrato nell’immagine precedente, ma in questo caso, una copia del segnale audio di input convertito in digitale all’interno dell’interfaccia audio, viene prelevato prima che venga inviato al computer e mandato alle casse e alle cuffie dei musicisti.
Per abilitare il direct monitoring su Cubase:
Cliccare sul check button “Direct Monitoring” all’interno della scheda “Devices Setup” (“Gestione Periferiche”) che si trova nel menù “Devices” (“Periferiche”).
In seguito, cliccare sul tasto “Monitor” su una traccia audio.
Per abilitare il direct monitoring in Pro Tools è necessario abilitare la funzione “Low Latency Monitoring” dal menù “Options”. Quando viene attivato questo comando in Pro Tools, tuttavia, è possibile utilizzare soltanto le uscite 1/2.
In seguito, cliccare sul tasto “Track Record Enable” su una traccia audio.
Lo svantaggio di questo approccio è di non poter equalizzare, comprimere o aggiungere effetti ai segnali che sono mandati ai Cue Mix (gli ascolti dei musicisti), ma se il sistema contempla una console analogica, è possibile sfruttare quest’ultima per il missaggio degli ascolti.
Esistono, tuttavia, interfacce audio con DSP integrato che dividono il segnale appena dopo la conversione AD e lo indirizzano ad un mixer software indipendente, tramite il quale è possibile realizzare diversi Cue Mix per i musicisti. Alcuni di questi mixer possono, non solo dosare i volumi e il panpot delle tracce, ma addirittura equalizzare, comprimere ed aggiungere riverberi o delay digitali ai Cue Mix. L’ovvio vantaggio di questo approccio è rappresentato dalla possibilità di evitare la spesa derivante dall’acquisto di una console analogica. Inoltre è possibile salvare la configurazione del mixer in preset da poter riutilizzare in futuro (Recall).
RME TotalMix FX e MOTU CueMix FX sono ottimi esempi di mixer software per la gestione degli ascolti a bassa latenza.
3) Ridurre il buffer size
Esiste, infine, la possibilità di modificare il buffer size, cioè la dimensione della memoria tampone nella quale vengono temporaneamente “parcheggiati” i campioni audio.
Se il buffer è di piccole dimensioni, la latenza si abbassa considerevolmente, ma allo stesso tempo il processore del computer sarà obbligato a lavorare a ritmi più incalzanti. Questo può produrre degli artefatti audio e causare malfunzionamenti del software. Al contrario, se il buffer è di grandi dimensioni, i tempi più dilatati del processing digitale permettono una maggiore stabilità del computer, ma questo aumenterà la latenza.
Ci sono, quindi, due possibili decisioni che possiamo prendere:
– la prima è di configurare la dimensione del buffer ad un valore medio, il che rappresenta un compromesso tra stabilità e minor latenza.
– la seconda è di aumentare le dimensioni del buffer in fase di missaggio, quando abbiamo più bisogno di stabilità, dato l’uso intensivo dei plug-in, e di ridurle in fase di registrazione, quando un ascolto immediato del suono è necessario per eseguire la nostra parte musicale a tempo. Quando mixiamo, infatti, non ascoltiamo i segnali provenienti dall’esterno e non importa se la loro latenza aumenta; quando registriamo, generalmente, non utilizziamo i plug-in, che possono sovraccaricare la CPU del computer.
Per cambiare la dimensione del buffer in Cubase:
Accedere al “Pannello di Controllo” del driver della propria interfaccia audio nella finestra “Device Setup” (“Gestione Periferiche”), che si trova nel menù ”Devices” (“Periferiche“) e scegliere un valore numerico nel campo “Samples”.
Per cambiare la dimensione del buffer in Pro Tools:
Sulla finestra “Playback Engine” a cui è possibile accedere dal menù “Setup”, modificare il valore nel campo “H/W Buffer Size”.
