L’audio digitale rappresenta una componente fondamentale dei contenuti multimediali che un ingegnere del settore dell’informazione incontrerà nella sua carriera professionale perché risulta presente all’interno di quasi la totalità dei prodotti A/V e costituisce un medium di comunicazione a sé stante in ambiti quali il gaming, la radio/streaming, le installazioni multimediali e ora anche il Web. Coerentemente con le finalità e gli obiettivi formativi del Corso di Laurea l’insegnamento si propone di fornire le conoscenze e gli strumenti teorico-pratici per il trattamento digitale del materiale audio nei vari contesti di utilizzo con particolare attenzione agli aspetti di digitalizzazione, sintesi, editing, ed elaborazione in tempo reale.

Conoscenza e capacità di comprensione - Conoscenza delle tecniche di rappresentazione digitale del segnale audio; capacità di analizzare e calcolare i parametri caratterizzanti delle varie tipologie di segnali audio sapendo valutare i vantaggi dell'impiego di ciascuna tecnica in differenti contesti. - Conoscenza delle fondamentali nozioni di psicoacustica per la comprensione delle tecniche di elaborazione e analisi del suono nel dominio del tempo e della frequenza. - Conoscenza degli algoritmi e standard di codifica e compressione del segnale vocale e audio (standard ITU, MPEG, Dolby); capacità di utilizzare, modificare e configurare in modo appropriato i diversi standard in funzione dei vari scenari applicativi. - Conoscenza delle tecnologie per la sintesi e modellizzazione dei segnali audio ivi compresa la descrizione dell'audio sintetico e partiture musicali. - Conoscenza delle principali metodologie e pratiche per l’editing del segnale audio digitale nel contesto della produzione di materiale multimediale Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Capacità di applicare filtri di elaborazione su segnali audio digitali attraverso programmi di calcolo numerici o linguaggi di programmazione. - Capacità di applicare le tecniche di elaborazione dell’audio per la creazione di effetti audio digitali. - Comprensione dei fattori di merito nella scelta e progettazione di un codificatore audio e voce; capacità di affrontare le principali questioni legate all'utilizzo di diversi formati per contenuti multimediali. - Capacità di applicare le tecniche di editing non lineare per la gestione e la produzione di contributi audio in ambito multimediale

Conoscenze di base di teoria ed elaborazione dei segnali digitali: filtri numerici, trasformata di Fourier, analisi dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Conoscenza di base del linguaggio Python (o eventualmente Matlab).

# Introduzione al corso e modalità d'esame (1.5h) # Elementi di acustica e psicoacustica (10.5h) - Caratteristiche fisiche (Intensità e frequenza) in relazione a caratteristiche percettive (volume, altezza e timbro) di un suono - Evoluzione temporale dei suoni e curve ADSR (attacco, decadimento, sostegno e rilascio) - Localizzazione delle sorgenti sonore e spazializzazione # La rappresentazione digitale del segnale audio (9h) - Quantizzazione, rumore di quantizzazione e rapporto segnale rumore (SNR) - Distorsione armonica, dithering, clipping e aliasing - Quantizzazione ottima e non uniforme (e.g., log-pcm e floating point) # Sintesi audio (12h) - Oscillatore digitale e sintesi wavetable - Sintesi additiva e sottrattiva - Modulazione in ampiezza ed in frequenza per la sintesi audio - Il suono stereo e il pan potting # Analisi audio nel dominio tempo/frequenza (10.5h) - Ripasso su trasformata di Fourier discreta (DFT) - Trasformata di Fourier “a breve termine” e trade-off risoluzione tempo-frequenza - Estrazione di feature nel dominio del tempo e della frequenza - Modello di produzione "sorgente + filtro" e studio di Cepstrum/MFCC # Tecniche di elaborazione del segnale audio ed effettistica (10.5h) - Ripasso dei filtri digitali e loro applicazione - Effettistica: flanger, chorus, etc. - Time e pitch scaling - Cancellazione dell'eco e riduzione del rumore # Editing ed elementi di produzione audio (19.5h) * - Utilizzo di un ambiente di editing audio, la digital audio workstation (DAW) - Equalizzazione e controllo della della gamma dinamica - Effettistica, ambienza, controllo timbrico - Mixing e mastering per la produzione audio digitale # Tecniche e standard di codifica digitale dell'audio (6.5h) - Introduzione alla codifica audio lossy e alla valutazione della qualità audio - Modello di codificatore audio percettivo secondo gli standard MPEG 1 (MP3) ed MPEG 4 (AAC) - Definizione delle soglie di mascheramento ed entropia percettiva

Durante l'insegnamento sono previste attività con gli studenti (esercitazioni) che saranno svolte individualmente o a gruppi, su carta o tramite computer (quello proprio degli studenti). Le attività riguarderanno l'implementazione degli algoritmi descritti a lezione al fine di migliorarne la conoscenza e acquisire le competenze pratiche necessarie per l'elaborazione audio al computer. Verranno utilizzati diversi software a seconda del contesto: Python per l'elaborazione audio, Pure Data per la sintesi e Reaper per l'editing e la produzione audio. In merito all'attività di editing e produzione audio tramite DAW (Reaper), oltre alle esercitazioni insieme ai docenti, verrà richiesto agli studenti di svolgere un progetto a gruppi di due/tre persone al fine di stimolare l'acquisizione di capacità di progettazione di un prodotto audio multimediale e di lavoro in team. La valutazione del progetto contribuirà al voto finale.

Il testo di riferimento, che copre ad alto livello la quasi totalità degli argomenti presentati a lezione è "V. Lombardo e A.Valle, Audio e Multimedia, Apogeo". Tramite il portale della didattica viene messo a disposizione ulteriore materiale didattico per lo studio: copie elettroniche dei lucidi presentati in aula e degli appunti del docente, testi e riferimenti bibliografici integrativi, codice utilizzato a lezione e nelle esercitazioni, esempi di temi d’esame.

Slides; Esercitazioni di laboratorio; Esercitazioni di laboratorio risolte; Video lezioni dell’anno corrente; Video lezioni tratte da anni precedenti; Strumenti di collaborazione tra studenti;

E' possibile sostenere l’esame in anticipo rispetto all’acquisizione della frequenza

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato progettuale in gruppo;

Exam: Written test; Optional oral exam; Group project;

... L'esame finale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle capacità obiettivo dell'insegnamento tramite una prova scritta, una attività progettuale a gruppi e un orale facoltativo a discrezione del docente o a richiesta, motivata, dello studente. La prova scritta vale fino a 28/30 e consiste prevalentemente in domande a risposta aperta, circa una dozzina, relative a tutti gli argomenti delle lezioni e delle esercitazioni. La valutazione dell'elaborato viene fatta considerando a) la correttezza delle risposte, b) la pertinenza delle informazioni fornite, c) la capacità di rispondere in modo chiaro, preciso e razionale, motivando adeguatamente le argomentazioni prodotte. L'elaborato comprende anche la richiesta di risolvere uno o due problemi per verificare la capacità di analizzare situazioni pratiche e applicare le conoscenze in contesti d'uso particolari vincolati da singolari specifiche tecniche. Il tempo a disposizione dello studente per la prova scritta è di 2 ore e non è possibile consultare materiale didattico né appunti o altri testi. Lo studente può utilizzare soltanto fogli protocollo che saranno vidimati dal docente dopo che lo studente avrà apposto il proprio nome e la data dello scritto. L'attività progettuale riguarda la realizzazione di un progetto di editing audio proposto dal docente che vale fino a 4 punti, deve essere svolta in gruppi da due/tre persone ed è da consegnarsi e discutere entro il primo appello d'esame. Il progetto costituisce un ulteriore elemento per valutare le abilità dello studente nel risolvere problemi in contesti nuovi e più ampi rispetto ai casi specifici analizzati nel corso dell'insegnamento, e verificarne l'autonomia nell'apprendere le nuove conoscenze necessarie. L'esame può prevedere una discussione orale della prova scritta, durante la quale il docente può richiedere di approfondire alcuni argomenti trattati nel corso allo scopo di accertare ed approfondire le conoscenze dello studente. Il voto finale è composto dalla somma della valutazione della prova scritta e dell'attività progettuale a cui può essere aggiunto il contributo della discussione orale che può far variare il voto finale sia in positivo (per un massimo di tre punti) sia in negativo. Di norma la discussione orale dell’esame va sostenuta nell’appello in cui si è superato lo scritto. L'esame è considerato superato se lo studente raggiunge almeno 18 punti su 30 nella prova scritta. Il voto finale consiste nella somma dei punteggi della prova scritta e del progetto, più l'eventuale variazione determinata dalla prova orale. L’esito della prova sarà comunicato agli studenti tramite un avviso sul portale della didattica, tipicamente entro due/tre giorni dallo svolgimento della prova scritta. Gli studenti potranno visionare il compito e la relativa valutazione durante un incontro generale la cui data verrà fissata di volta in volta e comunicata contestualmente all'esito della prova.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.