Analitzador d’espectre d’àudio d’alta resolució en temps real

Un analitzador d’espectre FFT té dos eixos de freqüència independents, més un tercer eix en el temps. És fàcil confondre’ls, i cadascun fa una cosa diferent.

La resolució de freqüència (amplada de bin) és la finor amb què l’analitzador pot distingir dues freqüències properes. És igual a la freqüència de mostreig dividida per la mida de la FFT. Aquest és l’eix on el nombre de bins demostra el seu valor: més bins a la mateixa freqüència de mostreig vol dir un bin més estret, que separa parcials que altrament es fondrien en un sol pic. El nombre de bins tot sol no és la resolució. La resolució sempre depèn també de la freqüència de mostreig.

El rang de freqüències (freqüència màxima mesurable) és la freqüència més alta que l’analitzador pot mostrar. És el límit de Nyquist, la meitat de la freqüència de mostreig. Només la freqüència de mostreig el determina, i el nombre de bins no hi té res a veure. A la pràctica, aquest rang el torna a limitar el micròfon, que sol ser el límit real (consulta més avall).

La resolució de temps és el tercer eix: cada quant s’actualitza l’espectre i quina durada té la finestra d’anàlisi que examina la FFT. La resolució de freqüència i la de temps es compensen mútuament (els bins més estrets necessiten una finestra de temps més llarga), per això VoceVista ofereix totes dues com a controls independents, perquè puguis triar l’equilibri que convingui a cada tasca.

En resum: el nombre de bins i la freqüència de mostreig determinen la resolució, la freqüència de mostreig tota sola determina el rang, i la finestra d’anàlisi determina com es reparteix aquesta resolució respecte al temps. Amb el màxim de l’edició Pro, prop d’un milió de bins, aquests són els valors de resolució i rang a les freqüències de mostreig habituals:

Amb la freqüència de mostreig fixa a 44,1 kHz (la freqüència habitual per a l’anàlisi vocal i l’àudio amb qualitat de CD), aquesta és l’amplada de bin per a cada mida de FFT disponible. Les mides fins a 8.192 pts (8 kpts, 2¹³) estan disponibles a totes les edicions, mentre que les mides de 16.384 pts (16 kpts, 2¹⁴) fins a 1.048.576 pts (1 Mpts, 2²⁰) requereixen l’edició Pro.

Una nota sobre el rang. El límit superior real el fixa el micròfon, no l’analitzador. La resposta dels micròfons normals cau al voltant dels 20 kHz, cosa que una freqüència de mostreig de 44,1 o 48 kHz cobreix de sobres. Els micròfons professionals de mesura arriben fins a uns 30 o 50 kHz. Més enllà d’això calen instruments de laboratori o transductors d’ultrasons. Així, tot i que el programari funciona sense problemes a 192 kHz amb la interfície d’àudio adequada, el límit que normalment trobes primer és el micròfon. Per a models concrets de totes les franges de preu, consulta les nostres recomanacions de micròfons.

Una nota sobre la resolució. Com a comparació, el valor per defecte per a l’anàlisi del cant és 8.192 pts (8 kpts, 2¹³) a 44,1 kHz, que també és el màxim a VoceVista Basic i VoceVista Video. Això dona uns 5,4 Hz per bin, més que suficient per a la pedagogia vocal, on els harmònics estan separats 100 Hz o més, però no prou per a separar els parcials inharmònics molt propers dels bols i els gongs en el registre greu. A la mateixa freqüència de mostreig, els 1.048.576 pts (1 Mpts, 2²⁰) de l’edició Pro donen uns 0,042 Hz per bin: una resolució 128 vegades més fina.

El marge dinàmic, la distància entre els senyals més forts i els més febles que l’analitzador pot distingir, té diversos aspectes que s’acumulen al llarg de la cadena d’àudio. Internament, VoceVista enregistra fins a 32 bits en coma flotant, un format prou ampli perquè l’etapa d’enregistrament no imposi cap límit pràctic, i admet fitxers FLAC importats de 24 i 32 bits (nominalment 144 dB i més). Pel que fa a l’anàlisi, la FFT mateixa té a la pràctica un marge dinàmic útil d’uns 100 dB, determinat per l’atenuació dels lòbuls laterals de la funció de finestra. Les 12 finestres seleccionables de la taula d’especificacions compensen aquest marge dinàmic amb l’amplada del lòbul principal. Amb senyals en directe, normalment s’arriba al límit molt abans: una bona interfície d’àudio dona de 100 a 120 dB de marge dinàmic, i el micròfon i el soroll de la sala en solen restar uns altres 20 dB. Per tant, el marge dinàmic global que veus és el mínim d’aquestes etapes, i a la pràctica el sostre el fixa el maquinari, no l’analitzador.