Vuvuzela Filter

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Vuvuzela Filter

Contents 1 Vuvuzela Filter 1.1 Introduzione 1.2 Essay 1.3 Componenti Fondamentali 1.4 Ma la RAI... Filtra l'audio? 1.5 Voce Umana 1.6 Cosa filtrare? 1.7 Ringraziamenti 1.8 Disclaimer

Vuvuzela Filter
Author:	quequero
Email:
Website:	http://quequero.org
Date:	20/06/2010 (dd/mm/yyyy)
Level:
Language:	Italian
Comments:	Bzzzzzzzzzzz

Introduzione

Vuvuzela, def: strumento a trombetta dal suono fastidiosissimo che serve solo a rompere i timpani altrui.

Ovvero: analisi del rumore di fondo presente in uno stadio ed eliminazione delle componenti nocive.

Essay

Come tutti in occasione dei mondiali 2010 mi son dovuto scontrare con l'annoso problema delle Vuvuzelas che dopo un po' di tempo iniziano a diventare pervasive e fastidiose. Cosa si puo' fare? La cosa piu' semplice e' quella di mettere un filtro sul mixer in modo di tagliar via le fastidiose frequenze dell'inutile trombetta. Il procedimento e' semplice e' richiede poche componenti, tutte free, nel caso vogliate filtrare l'audio dalla TV, ovvero:

1. VSTHost
2. ReaQ

Nel caso in cui siete come me, e non disponete di una tv perche' guardate il tutto in streaming o da schede di acquisizione esterne, e' richiesto un solo altro componente (shareware) che e':

1. Virtual Audio Cable

Il procedimento di configurazione del tutto e' semplice e prende non piu' di 10 minuti, ora siccome gia' sono stati spesi fiumi di parole a riguardo, vi segnalo questo buon tutorial, breve e conciso, che esamina sia il caso di filtraggio via TV che via streaming da browser o da scheda interna.

Componenti Fondamentali

Sul web esistono varie pagine che danno numeri per eliminare le componenti fondamentali delle vuvuzelas, ma siccome ogni articolo, manco a dirlo, e' spesso in disaccordo con l'altro, ho scelto la via di San Tommaso per trovare da me questi dati. Ho quindi registrato alcuni minuti di partita da Rai1 tagliando (non filtrando) le parti dove c'erano i commenti, in modo da tenere soltanto il rumore di fondo, perche' di rumore si tratta.... Il file .wav ottenuto appare cosi' visto con Audacity:

Dalla letteratura sappiamo che la vuvuzela emette un mono-tono, per cui ci attendiamo una componente fondamentale seguita da una serie di armoniche. Per scoprire l'arcano basta fare una semplice [1] in modo da ottenere lo spettro in frequenza della nostra adorata vuvuzela:

Si trova chiaramente la componente fondamentale a 234Hz (un bel B♭3 se non ricordo male, confermando quindi i dati di wikipedia) e troviamo, nello stesso colore, le relative armoniche a 468Hz e a 933Hz, avremmo dovuto trovare l'ultimo picco a 936Hz, ma considerato il rumore di fondo, la presenza di altre trombette di tipo diverso etc... Direi che 3Hz di scarto sono piu' che accettabili. Ci sono comunque altre due componenti interessanti, la prima e' quella a 701Hz seguita dalla relativa armonica a 1400Hz; a giudicare dalle ampiezze potrebbe trattarsi di qualche altro genere di strumento presente nello stadio. Potrebbero essere la seconda e terza armonica delle trombe da stadio a gas classiche, che hanno una tonalita' di base piu' alta delle vuvuzela. Mi aspetterei a questo punto una componente fondamentale a circa 350Hz poiche' le trombe da stadio di sicuro non hanno un tono di base a 700Hz. Cambiando le dimensioni della finestra utilizzata dalla FFT vediamo che c'e' un picco:

Ma e' a 312Hz... Potrebbero effettivamente essere le trombe da stadio tradizionali. Sulla parte estrema sinistra della prima FFT vediamo invece la componente dovuta al boato di fondo delle persone e sulla parte destra vediamo due componenti "estranee" a 1174Hz e a 1626Hz.

Ma la RAI... Filtra l'audio?

Notate null'altro di strano? Guardate qui:

C'e' un vero e proprio "buco" centrato all'incirca sui 1830Hz che grosso modo rappresentano la terza armonica della vuvuzela, ovvero quella componente che sarebbe dovuta esser presente a 1866Hz. Non posso affermarlo col 100% di certezza ma e' possibile che la RAI stia cercando di filtrare la componente piu' alta delle vuvuzela. Il filtro, se di questo si tratta, e' molto aggressivo visto che abbassa ad un valore inferiore al rumore di fondo tutte le frequenze da 1700Hz a circa 2050Hz.

Voce Umana

La umana ha una frequenza che varia nel range degli 85-180Hz per gli uomini e 165-255Hz per le donne. Si devono quindi preservare almeno le prime armoniche (normalmente 3) per non snaturare eccessivamente la voce, per cui se prendiamo gli estremi massimi dovremo conservare i 360Hz/520Hz per gli uomini e i 510Hz/1020Hz per le donne (supponendo di voler tenere soltanto due armoniche). Tendenzialmente si cerca di conservare anche la terza armonica per svariate ragioni, per cui applicando un filtro audio dobbiamo stare attenti a non tagliare le componenti importanti della voce umana, altrimenti lo speaker verrebbe percepito in maniera non naturale... Ed in TV si tratta di un fattore importante. Il range dei 1800Hz sembrerebbe quindi in "salvo" poiche' la terza armonica della voce maschile media e' di 1040Hz e la successiva si trova a 2080Hz, quindi i nostri cari 1866Hz possono esser tagliati. Oltretutto essendo la componente a piu' alta frequenza e' probabile che risulti anche come la piu' fastidiosa, percio' possiamo tagliarla guadagnando leggermente in qualita' senza pero' impattare sulla voce dello speaker.

Cosa filtrare?

Utilizzando il plugin ReaQ possiamo creare un notch-filter a varie bande... Se vogliamo filtrare solo la vuvuzela possiamo impostare un notch direttamente sulla sua fondamentale e relative armoniche, ovvero:

1. 234Hz
2. 468Hz
3. 933Hz
4. 1860Hz (Sembrerebbe non necessario per la RAI, ma potrebbe esserlo per altre emittenti)

Se vogliamo anche eliminare le trombe da stadio possiamo inserire due ulteriori bande a:

1. 701Hz
2. 1401Hz

Giusto per fare un test ho provato a filtrare tutte le componenti identificate nella prima FFT, aggiungendo quindi:

1. 1174Hz
2. 1626Hz

a tutte le altre, ottenendo il seguente filtro:

Il risultato e' stato una completa rimozione del fondo di vuvuzela ed un'attenuazione notevole delle componenti a piu' alta frequenza prodotte da trombe a gas ed affini. Insomma, una partita molto piu' godibile :p.

Ringraziamenti

Ringrazio i suonatori di vuvuzela, senza i quali non mi sarei mai sognato di fare un'analisi del rumore di fondo all'interno di uno stadio, ed evilcry per avermi passato un file che non trovavo. Ci tengo a ricordare che suonare la vuvuzela fa davvero male, rompe le scatole e probabilmente aiuta la diffusione di ebola e altri orribili virus incurabili e mortali :>.

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