Strumenti Musicali
giugno 2002
di Rolando Alberti

Comporre in Surround
Creatività e tecnologia nel surround secondo Riccardo Mazza.

Cosa succede quando un musicista con conoscenze informatiche e un background tecnico di tutto rispetto, rendendosi conto che nella musica non è ormai più possibile inventare niente di nuovo, decide che è però possibile migliorare quanto già esiste e inizia un percorso di ricerca in questa direzione?
La risposta ce l'ha fornita Riccardo Mazza, compositore e programmatore torinese votato alla sperimentazione nel mondo della ricerca, principalmente nelle tecnologie per la composizione in surround.

Chi è Riccardo Mazza?
La sua storia professionale inizia a Los Angeles, dove lavora in vari studi di registrazione e collabora come ricercatore di prodotto con software house quali Opcode, Waves, Bias e Creamware. Parallelamente intraprende la carriera di compositore pubblicando un album, con lo pseudonimo di “Next”, e inizia a presentare delle performance Live in Surround oltre che a insegnare alla Scuola di Alto Perfezionamento Musicale di Saluzzo. Frequenta anche un corso di perfezionamento in direzione musicale; realizza e produce con tecniche di Surround la prima libreria di suoni in Dolby Surround a uso commerciale al mondo, la Renaissancesfx, che lo porta a fare praticamente il giro del pianeta alla ricerca degli ambienti più suggestivi e disparati da catturare con i suoi microfoni. Inizia poi a sfruttare le sue “invenzioni”, applicandole nel settore delle presentazioni industriali, oltre che come integrazione e supporto a opere multimediali di vari artisti.

Sperimentatore creativo.
Riccardo Mazza è sicuramente uno sperimentatore creativo, che ha fatto della riproduzione in Surround dello spazio una vera e propria arte, tanto che il suo studio ricorda le botteghe artigiane del tempo. Sono state proprio le esigenze pratiche scaturite nel corso degli anni a spingerlo a trovare delle soluzioni senza andare a cercare al di fuori delle sue capacità, portandolo ogni volta a sviluppare degli strumenti estremamente personali ma allo stesso tempo risolutivi.
La funzione di questi strumenti è quella di creare un ambiente audio il più posibile “immersivo”, capace di rendere delle “immagini sonore” che avvolgono l’ascoltatore, ponendolo al centro di un ambiente auditivo tridimensionale. L’intenzione è quella di provocare nel pubblico una suggestione emotiva intensa, proponendo all’orecchio esperienze sonore inconsuete che vanno ben al di là dell’uso che normalmente si fa del Surround e, nel caso del suo lavoro, libere dai vincoli “commerciali” che l’uso del Surround impone generalmente. La sua ricerca ha prodotto una serie di algoritmi e metodologie che permettono la realizzazione di strumenti funzionali alle specifiche esigenze: tecnologie hardware, software, analisi dello spazio da allestire in funzione della sonorizzazione richiesta, strumenti per la didattica e la trasferibilità delle metodologie operative.
In linea di massima gli strumenti elaborati dal poliedrico Mazza agiscono in tre campi di applicazione principale, e cioè: spazializzazione del suono, psicoacustica e interazione.

Il metodo di lavoro.
Il metodo di lavoro di Riccardo si basa principalmente su quella che lui chiama “intenzione”. Questo significa che, come egli stesso dice, il nocciolo della composizione prende forma nel suo “orecchio interno”, non avvalendosi inizialmente di input diversi. Tuttavia, una parte importante riveste la considerazione dell’effetto “esterno” del lavoro, ed ecco che Riccardo si trasforma allora in ascoltatore tipo, riuscendo a scindere le sensazioni interne da quelle generate dall’ascolto esterno, riconsiderando quindi il proprio lavoro sulla base di queste ultime. La ricerca della purezza del suono e della chiarezza dell’emozione creata, lo spingono successivamente alla produzione di soluzioni adeguate, che comprendono lo studio e la progettazione di softwre specifici, oltre che la ricerca di fonti sonore alternative. La provenienza dello stimolo sonoro deve poi creare l’ambiente necessario alla migliore comprensione del messaggio artistico, e a questo tendono le ricerche sulla spazializzazione: la progettazione quasi “architettonica” dello spazio sonoro è realizzata con estrema attenzione. Lo scopo delle ricerche di Riccardo, come lui stesso spiega, è “creare nuove situazioni d’ascolto, colmare il limbo tra la musica colta (o finta tale), troppo lontana dalla comprensibilità, e la banalità commerciale dell’entertainment”.Questo è in sintesi il suo essere “creatore di strumenti per creare il sogno”, interattivo, multimediale, spazializzato. Gli strumenti utilizzati da Riccardo sono stati quindi ideati e impiegati generalmente per rispondere a esigenze creative specifiche.

Tecniche microfoniche e software per la gestione del suono.
L’aspetto più interessante dell’attività di Riccardo Mazza è sicuramente lo sviluppo di tecniche microfoniche ottimali per il Surround e di un certo numero di software per la gestione delle sorgenti sonore, sempre in Surround e, a suo dire, compatibili con la codifica Dolby Surround:

Matrix 5.1
Matrix è un software che opera in ambiente multipiattaforma DSP e che permette di rendere in 5.1 ciò che non lo è. Si tratta in pratica di una specie di “Surroundizzatore” che prepara il segnale per la sua successiva codifica partendo, per esempio, da una sorgente mono e stereo. Matrix accetta in tempo reale da una a quattro sorgenti audio. Tramite speciali algoritmi appositamente sviluppati, Matrix separa dinamicamente alcune frequenze a seconda della fase e della velocità, sfruttando il fenomeno del mascheramento e re-indirizzando il segnale in uscita fino a cinque destinazioni. La parte dedicata alle basse frequenze (LFE) viene generata tramite un apposito algoritmo.
Questo software trova applicazione nelle situazioni di post-produzione o di mix nelle quali si abbiano a disposizione dei suoni che dovrebbero stare in un fronte Surround ma sono stati registrati in stereo o mono. L’elasticità di Matrix è notevole grazie soprattutto ai numerosi parametri che sono disponibili per il controllo dei segnali anche se, probabilmente, non tutto ciò che si ottiene sarà poi compatibile in down mix. Bisogna però tenere presente che tutto il lavoro di Riccardo è finalizzato non a prodotti commerciali ma a performance ben definite che generalmente non tengono conto delle problematiche del downmix in ambienti diversi da quello nativo. Eventuali incompatibilità possono quindi essere perdonate.

3DTS
Si tratta di un software di controllo, per Macintosh, per la spazializzazione di suoni singoli dinamicamente fino a otto diffusori per otto sorgenti indipendenti. Il software consente l’importazione di immagini rappresentanti il luogo fisico in cui avrà luogo il surround, permettendo la simulazione acustica della spazializzazione sulla planimetria locale. Speciali curve di accelerazione psicoacustica possono essere applicate sulle singole sorgenti, simulando uno spazio più ampio di quello reale ma soprattutto colmando il classico “buco” dovuto al passaggio di un elemento sonoro da un diffusore all’altro, specie quando questi si trovano a una certa distanza tra loro. 3DTS può controllare una Workstation digitale o un Mixer attraverso dei normalissimi program change MIDI, in modo che il comportamento di ogni singolo diffusore possa essere variato in tempo reale, registrato attraverso il sequencer interno e successivamente riprodotto. In sostanza 3DTS è una specie di pan surround avanzato e automatizzato che si basa sulle dimensioni reali dell’ambiente in cui il suono dovrà essere riprodotto. L’utilizzo è semplice e intuitivo, infatti l’utilizzatore, dopo aver importato un’immagine in pianta dell’ambiente in cui la riproduzione avrà luogo, piazza i diffusori sulla mappa stessa e definisce le caratteristiche di risposta dinamica dei singoli diffusori specificando il massimo livello di output di ognuno e una tabella contenente una curva in cui il volume del segnale per ogni diffusore sarà mappato. Una volta creato l’ambiente e la sua “risposta”, l’utente può iniziare a registrare tutti i movimenti del suono all’interno di questo ambiente. L’utilizzo di 3DTS è particolarmente indicato per la pianificazione di performance surround in un dato ambiente, senza necessariamente dover operare nell’ambiente stesso ma semplicemente simulandolo. Naturalmente il risultato dipende dal sistema di diffusione impiegato all’interno dell’ambiente reale, che dovrà essere proporzionato in modo da fornire un SPL adeguato.

LFE-S e LFX
Un altro interessante programmino sviluppato da Riccardo è il LFE-S. Uno dei problemi che spesso si incontrano in certe applicazioni 5.1 è quello di disporre di una sufficiente quantità di frequenze basse in grado di alimentare in modo sostanzioso il canale LFE. Non sempre queste componenti basse sono presenti e allora ecco che questo software, basato su DSP, crea tali frequenze partendo dal segnale originale. Il principio di funzionamento si basa su degli algoritmi psicoacustici che combinano tra loro sintesi FM, sintesi additiva e l’applicazione dei principi di Tartini ed Helmotz sul “terzo suono”. Questa combinazione permette di generare delle armoniche che emulano la pressione sonora sotto i 20 Hz. Senza entrare in dettagli tecnici troppo complessi diciamo che LFE-S trova il suo utilizzo ideale in tutte quelle situazioni in cui è richiesta la presenza di molte frequenze basse, e principalmente in applicazioni post-pro tipo esplosioni, terremoti, tremori e naturalmente nell’R&B.
Meno complesso di LFE-S e più orientato verso applicazioni musicali è il “fratellino minore” LFX. Questo software è stato sviluppato per estrarre l’armonica fondamentale nella componente bassa di un suono prodotto da uno strumento musicale e generarne poi un segnale LFE. A differenza dell’LFE-S, le sub armoniche, tipicamente tra 20 e 40 Hz, sono derivate direttamente dal suono originale creando quindi una vera e propria componente bassa che si sposa perfettamente con il suono che l’ha generata.

RCE
Questa sigla è l’acronimo di Reflection Chamber Emulation e si tratta di un sistema di ripresa microfonica sviluppato con lo scopo di creare le prime riflessioni delle armoniche di uno spazio tridimensionale per la registrazione di suoni e specialmente di musica. Il sistema permette in sostanza di ricreare le onde stazionarie di certe frequenze utilizzando una sorta di “camera di registrazione” in plexiglas, che in pratica riproduce in scala lo spazio reale in cui si sta registrando e al cui interno
Sono posizionati dei microfoni con tecnica denominata “inverse M/S” insieme a dei “gates” che altro non sono che delle piastrine di plexiglas scorrevoli sul piano orizzontale. Le dimensioni, il numero e la posizione dei gates sul piano longitudinale del RCE determinano le bande su cui operare, la frequenza delle onde stazionarie per ogni banda e l’ampiezza (volume). La registrazione in tal modo effettuata riproduce le onde stazionarie all’interno del modello e richiede l’uso di due soli canali che in fase di mix saranno decodificati e ri-codificati in Dolby Surround. L’obiettivo del RCE è quello di ottenere un ambiente 3D naturale; soluzione ideale per registrare musica acustica anche se il limite è in questo caso il fatto di richiedere ulteriori cicli di codifica, decodifica e l’aggiunta di un riverbero nel caso di una produzione 5.1.

La tecnica Inverse M/S
Si tratta di una tecnica di ripresa sviluppata da Riccardo Mazza e utilizzata nel suo sistema RCE che si basa su delle varianti alla normale tecnica M/S. Un microfono con figura a 8 (side) è inserito nella camera RCE a circa metà altezza del piano Y. Un altro microfono, preferibilmente ipercardioide, è piazzato in posizione quasi coincidente con quello a figura a 8 ma puntato direttamente sulla sorgente di suono principale. Il microfono direzionale durante la decodifica M/S cancella totalmente tutta la componente tonale dell’altro microfono lasciando solamente le prime riflessioni prodotte dentro all’RCE. Questo segnale è poi utilizzato per alimentare gli ingressi L&R dell’encoder Dolby Surround il quale, grazie alla differenza di fase, va a piazzare questa immagine sul canale surround preservando solo le armoniche generate nella camera RCE.