Audio
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L'audio è l'informazione elettronica rappresentante il suono. In particolare è un'informazione che si presenta come un flusso avendo il suono sempre una dimensione temporale. Flusso che scorre all'interno di apparecchiature elettroniche sotto forma di corrente elettrica per essere elaborato, che viaggia nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche, o all'interno di cavi per telecomunicazioni sotto forma di corrente elettrica o luce, per essere trasmesso a distanza, che viene registrato su supporti di memorizzazione sotto varie forme per essere conservato.
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[modifica] Ambiti di impiego dell'audio
L'audio è utilizzato in moltissimi ambiti. Dovunque sia utilizzata l'elettronica per riprodurre o creare artificialmente il suono viene utilizzato l'audio. Gli ambiti più importanti sono: discografia, telefonia, radio, cinema, televisione, home audio, home video, home theater e home entertainment.
[modifica] Tipologie di audio
[modifica] Audio analogico e audio digitale
L'informazione elettronica può essere rappresentata in due forme diverse: analogica o digitale. L'informazione elettronica in forma analogica è propria dell'elettronica analogica, mentre l'informazione elettronica in forma digitale è propria dell'elettronica digitale. Nell'elettronica analogica, la prima a svilupparsi, l'informazione elettronica varia con analogia all'informazione che rappresenta, varia quindi in modo continuo e può assumere un numero anche molto alto di valori proprio come l'informazione che rappresenta. Nel 1941, con la realizzazione dell'Atanasoff-Berry Computer, il primo computer elettronico digitale, nasce l'elettronica digitale. Nell'elettronica digitale l'informazione che si vuole rappresentare in forma elettronica viene codificata in una sequenza di numeri, l'informazione elettronica varia quindi in modo discreto e può assumere solo un numero limitato di valori, il numero di cifre utilizzato dal sistema numerico scelto per tale codifica.
L'audio analogico è l'audio rappresentato in forma analogica mentre l'audio digitale è l'audio rappresentato in forma digitale.
La prima forma di rappresentazione dell'audio ad essere utilizzata è stata quella analogica, l'audio cioè è nato come audio analogico. Solo successivamente si è iniziato ad implementare ed utilizzare l'audio digitale.
Oggi è in atto un progressivo passaggio dall'audio analogico all'audio digitale, passaggio che rientra in quello più generale da rappresentazione analogica a rappresentazione digitale dell'informazione elettronica per gli indubbi vantaggi offerti dalla seconda.
Su tale passaggio è importante sfatare un'idea che si è ormai radicata fortemente tra la gente complice una campagna mediatica in atto da alcuni decenni ad opera dell'industria elettronica: l'informazione elettronica digitale possiede una qualità superiore rispetto a quella analogica. Ciò è completamente falso: la qualità dell'informazione elettronica non dipende dal tipo di rappresentazione utilizzata ma da come viene realizzata tale rappresentazione. I vantaggi della rappresentazione in forma digitale dell'informazione elettronica sono altri e tutti derivanti dal fatto che in tale rappresentazione l'informazione elettronica può assumere solo un numero molto limitato di valori (normalmente due in quanto nella maggior parte dei casi viene utilizzato il sistema numerico binario): è possibile elaborarla, trasmetterla e copiarla senza degradarla. Nell'elettronica analogica invece, anche utilizzano le apparecchiature più sofisticate, l'informazione elettronica subisce sempre un degrado nel momento in cui viene trattata (elaborata, trasmessa, copiata).
[modifica] Audio monofonico, audio stereofonico, audio quadrifonico e audio multicanale
Nel corso dei decenni sono state sviluppate tecniche di riproduzione del suono diverse ma solo di tre esiste una denominazione: monofonia, stereofonia e quadrifonia.
La prima tecnica di riproduzione del suono sviluppata è stata la monofonia, la più semplice tecnica di riproduzione del suono sviluppata e anche quella che offre le prestazioni minori. Nella monofonia è presente un unico flusso informativo acustico destinato ad essere diffuso da un unico diffusore acustico posizionato frontalmente all'ascoltatore. Per esigenze particolari, come ad esempio la necessità di servire un'area molto ampia, tale flusso informativo può anche essere riprodotto da più diffusori acustici ma le informazioni acustiche riprodotte dai vari diffusori sono sempre le medesime. L'audio che implementa la monofonia è chiamato audio monofonico o anche, più brevemente, audio mono. Nell'audio monofonico è presente un unico flusso informativo elettronico rappresentante l'unico flusso informativo acustico presente nella monofonia.
In seguito, al fine di conferire maggiore spazialità al suono rispetto a quella permessa dalla monofonia e quindi maggiore realismo in quanto il suono in natura ha quasi sempre origine da molteplici punti spaziali, nasce una tecnica di riproduzione del suono più complessa, la stereofonia. Nella stereofonia sono presenti due flussi informativi acustici ognuno dei quali destinato ad essere diffuso da un diverso diffusore acustico posizionato frontalmente all'ascoltare, uno sulla sinistra e uno sulla destra, secondo regole prestabilite. L'audio che implementa la stereofonia è chiamato audio stereofonico o anche, più brevemente, audio stereo. Nell'audio stereofonico sono presenti due flussi informativi elettronici rappresentanti i due flussi informativi acustici presenti nella stereofonia.
Con l'audio stereofonico nasce anche l'audio multicanale, l'audio presentante più flussi informativi elettronici ognuno dei quali rappresentante un flusso informativo acustico diverso. Tali flussi informativi elettronici sono chiamati canali audio e l'audio stereofonico ne presenta due. L'audio multicanale verrà utilizzato in seguito per implementare tutte le tecniche di riproduzione del suono sviluppate dopo la stereofonia utilizzanti un maggior numero di flussi informativi acustici.
Dopo la stereofonia, prima nel cinema, sempre alla ricerca di migliorie al fine di attrarre un maggior numero di spettatori, poi nella discografia, non altrettanto interessata in quanto tecniche di riproduzione del suono più complesse implicano per gli acquirenti maggiori spese in apparecchiature di riproduzione del suono, nascono nuove tecniche di riproduzione del suono sempre con il fine di conferire al suono maggiore spazialità e quindi maggiore realismo. In particolare nella discografia negli anni '70 del XX secolo viene introdotta la quadrifonia. Nella quadrifonia sono presenti quattro flussi informativi acustici ognuno dei quali destinato ad essere diffuso da un diverso diffusore acustico. Due diffusori acustici sono posizionati frontalmente all'asoltatore, uno sulla sinistra e uno sulla destra, e due alle spalle dell'ascoltatore, di nuovo uno sulla sinistra e uno sulla destra, sempre secondo regole prestabilite. L'audio che implementa la qudrifonia è chiamato audio quadrifonico. Nell'audio quadrifonico sono presenti quattro flussi informativi elettronici, cioè quattro canali audio, rappresentanti i quattro flussi informativi acustici presenti nella quadrifonia.
Oltre alla monofonia, stereofonia e quadrifonia sono state sviluppate molte altre tecniche di riproduzione del suono utilizzanti un numero di flussi informativi acustistici diverso da quello utilizzato dalla monofonia, stereofonia e quadrifonia, oppure anche lo stesso numero di flussi informati acustici ma utilizzati in modo diverso (ad esempio nel cinema è attualmente usato lo standard audio Dolby Stereo SR che, anche se prevede una modalità audio utilizzante quattro flussi informativi acustici come la quadrifonia, non implementa tale tecnica di riproduzione del suono). Per tali tecniche di riproduzione del suono non esiste però una denominazione.
Attualmente nel cinema e nell'home theater sono utilizzati comunemente standard audio per tecniche di riproduzione del suono che prevedono 6, 7 o anche 8 flussi informativi acustici. Sono stati anche sviluppati standard di audio digitale per tecniche di riproduzione del suono che prevedono fino a decine di flussi informativi acustici, come ad esempio il Dolby TrueHD, ma è difficile prevedere se e quando verranno utilizzati tutti questi flussi informativi. Per quanto riguarda il cinema è probabile che in un prossimo futuro siano adottate tecniche di riproduzione del suono utilizzanti un numero ancora maggiore di flussi informativi acustici visto che già ora normalmente in una sala cinematografica di medie dimensioni un canale audio viene riprodotto da più diffusori acustici. In ambito domestico invece è difficile pensare che ci sia la volontà di installare decine di diffusori acustici. Probabilmente in tale ambito ci si muoverà verso tecnologie di elaborazione dell'audio utilizzanti DSP in grado di riprodurre con un numero di diffusori acustici non superiore a otto un numero maggiore di canali audio.
Un punto è certo, più flussi informativi acustici sono implementati in origine (non in fase di riproduzione dell'audio utilizzando dei DSP che applicano algoritmi basati su principi di psicoacustica), maggiore è la precisione con cui è possibile collocare spazialmente un suono in quanto tale precisione è direttamente proporzionale al numero di flussi informativi acustici implementati.
[modifica] Audio surround
Nella quadrifonia è presente quello che in seguito verrà chiamato surround cioè informazioni acustiche destinate a collocare l'ascoltatore al centro della scena sonora. L'audio che presenta il surround è chiamato audio surround e i canali audio rappresentanti informazione acustiche esclusivamente relative al surround sono chiamati canali surround. L'audio quadrifonico presenta quindi due canali surround, i due canali audio destinati ad essere riprodotti da diffusori acustici posizionati alle spalle dell'ascoltatore.
Il surround viene implementato anche nel cinema, ma mentre nel cinema non verrà mai abbandonato tranne un breve periodo negli anni '60 del XX secolo nel quale il cinema passava un momento di crisi dovuto all'affermarsi della televisione, la quadrifonia nella discografia non riscuote molto successo e presto viene abbandonata. Solo negli ultimi anni, con l'introduzione del DVD-Audio e del Super Audio CD, è stato reintrodotto il surround in ambito discografico, ma tali formati rappresentano comunque un settore di nicchia con un numero di pubblicazioni molto limitato rispetto a quelle in stereofonia.
Riguardo alle esigenze sonore del cinema e della discografia c'è da rilevare infatti una sostanziale differenza. Le esigenze sonore nel cinema sono molto maggiori di quelle discografiche. Si pensi ad esempio ad un aereo del quale viene fatto sentire il suo arrivo in lontanza alle spalle dello spettatore, poi il passaggio sopra la testa, e infine viene fatto apparire sullo schermo. Nel cinema il surround ha una notevole importanza, è in grado di proiettare lo spettatore al centro dell'azione rappresentata sullo schermo come se si trovasse realmente all'interno di essa, ha quindi un fortissimo potere di coinvolgimento dello spettatore e di spettacolarizzazione della scena rappresentata.
Discorso completamente diverso invece per la discografia, ma anche ad esempio per un'opera teatrale o un concerto trasmesso in televisione o pubblicato in DVD-Video. In questi casi, salvo casi particolari, il suono ha origine frontalmente e il surround è rappresentato esclusivamente dal riverbero del suono che si crea nell'ambiente (nel teatro, nello stadio, ecc.). Certamente tale surround non è irrilevante, il piacere di ascoltare musica nella propria abitazione con le medesime sensazioni percepite in un teatro o in uno stadio non si può considerare insignificante. Se si pensa però che i maggiori fruitori di musica sono i giovani che molto spesso la ascoltano compressa in standard audio MP3 e con minuscoli auricolari si può comprendere perché nella discografia il surround non sia altrettanto affermato come nel cinema.
[modifica] Spazializzazione del suono tramite DSP
Con la diminuzione dei prezzi dell'elettronica digitale negli anni '80 del XX secolo sono diventati disponibili per l'elettronica di consumo apparecchi audio in grado di eseguire elaborazioni sull'audio fino a qualche decennio prima impensabili. Elaborazioni volte a conferire spazialità al suono in base a principi di psicoacustica ed eseguite in tempo reale in fase di riproduzione dell'audio mediante l'uso di DSP (i DSP lavorano nel dominio digitale quindi in caso si utilizzi audio analogico questo viene convertito prima in audio digitale).
Tali elaborazioni in alcuni casi si possono considerare una discreta alternativa all'audio multicanale dotato già in origine di canali surround. I casi sono quelli già citati in cui il suono nella realtà ha origine esclusivamente frontalmente all'ascoltatore e il surround è rappresentato dal riverbero del suono. In questi casi sono in grado di creare il surround partendo da audio mancante di surround (normalmente audio stereofonico) dando vita a quelli che sono chiamati effetti d'ambiente con discreti risultati. Ciò viene implementato sia creando canali surround diffusi da diffusori acustici posizionati alle spalle dell'ascoltatore sia facendone a meno.
Altri casi in cui riescono ad ottenere discreti risultati sono nella riproduzione di audio multicanale dotato di canali surround senza l'utilizzo di diffusori acustici posizionati alle spalle dell'ascoltatore. Un esempio di questo tipo di elaborazione è il Dolby Virtual Speaker sviluppato dalla Dolby Laboratories.
I casi invece in cui ottengono risultati assolutamente insoddisfacenti sono i casi in cui il surround non riguarda solo il riverbero del suono, come ad esempio nel cinema, e l'audio elaborato non è dotato di canali surround. In tali casi, anche se creano canali surround riprodotti con diffusori acustici posizionati alle spalle dell'ascoltatore, vengono aggiunti solamente effetti d'ambiente. Nei casi in cui il surround non riguarda solo il riverbero del suono è assolutamente d'obbligo che i canali surround siano implementati in origine se si vuole dare ad ogni suono una precisa collocazione spaziale.
La maggior parte delle elaborazioni audio citate normalmente sono disponibili in amplificatori audio di fascia media o alta, oppure anche come processori audio indipendenti ma nell'Hi-End. Spesso non hanno una denominazione registrata come nel caso del Dolby Virtual Speaker e nei manuali normalmente sono indicate con la denominazione generica "modi DSP" mentre sul display degli apparechi audio vengono differenziate con nomi come "rock", "pop", "cinema", "sport", ecc. i quali stanno ad indicare il tipo di contenuti audio per cui sono state sviluppate e per cui sono appropriate.
[modifica] Notazioni per i canali audio
Con l'affermarsi di modalità audio utilizzanti un numero sempre maggiore di canali audio si sono diffuse tre diversi tipi di notazioni che hanno lo scopo di fornire alcune informazioni sui canali audio e da cui è possibile, in alcuni casi, dedurre la tecnica di riproduzione del suono implementata. Tali notazioni sono:
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(dove A rappresenta il numero di canali audio a gamma completa e B il numero di canali audio LFE) |
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(dove A rappresenta il numero di canali audio a gamma completa destinati ad essere riprodotti da diffusori acustici posizionati anteriormente all'ascoltatore, B il numero di canali audio a gamma completa destinati ad essere riprodotti da diffusori acustici posizionati posteriormente all'ascoltatore, e C il numero di canali audio LFE) |
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(dove A rappresenta il numero di canali audio discreti e B il numero di canali A sommati al numero di canali audio matriciali codificati nei canali A) |
Il primo tipo di notazione è il più diffuso ma quello che fornisce però il minor numero di informazioni sui canali audio. Con tale tipo di notazione non è possibile nella maggior parte dei casi dedurre la tecnica di riproduzione del suono implementata. Ad esempio la notazione 4.0 può riferirsi alla quadrifonia, nella quale due canali audio sono destinati ad essere riprodotti da diffusori posizionati anteriormente all'ascoltatore e due canali audio posteriormente all'ascoltatore, oppure alla modalità audio implementata dall'audio Dolby Stereo, Dolby Stereo SR e Dolby Surround nella configurazione a quattro canali audio per la quale sono previsti tre canali audio destinati ad essere riprodotti da diffusori posizionati anteriormente all'ascoltatore e un canale audio posteriormente all'ascoltatore. Con questo tipo di notazione risulta chiara la tecnica di riproduzione del suono implementata solo con le notazioni 1.0 e 2.0, rispettivamente la monofonia e la stereofonia.
Il secondo tipo di notazione è molto meno usato del primo ma, indicando il numero di canali audio destinati ad essere riprodotti da diffusori acustici posizionati anteriormente all'ascoltatore e il numero di canali audio destinati ad essere riprodotti da diffusori acustici posizionati posteriormente all'ascoltatore, permette di farsi un'idea abbastanza precisa sulla tecnica di riproduzione del suono implementata. Ad esempio la notazione 3/1.0 corrisponde alla modalità audio implementata dall'audio Dolby Stereo, Dolby Stereo SR e Dolby Surround nella configurazione a quattro canali audio, mentre la notazione 2/2.0 alla quadrifonia.
Il terzo tipo di notazione permette di conoscere il numero di canali audio cosiddetti discreti, rappresentati cioè ognuno come un flusso informativo distinto, e il numero di canali cosiddetti matrix, o matriciali, codificati cioè all'interno di canali audio discreti come avviene ad esempio negli standard audio Dolby Stereo, Dolby Stereo SR, Dolby Surround, Dolby Surround Pro Logic II e Dolby Digital Surround EX.
Questo terzo tipo di notazione viene utilizzato anche in combinazione con i primi due tipi di notazione. Ad esempio, utilizzando il secondo tipo di notazione in combinazione con il terzo tipo, al Dolby Digital Surround EX, che prevede un canale audio (posteriore centrale) a gamma completa codificato nei due canali audio posteriore sinistro e posteriore destro, corrisponde la notazione 3/2:3.0 o la notazione 3/2:3.1 a seconda della presenza o meno del canale audio LFE.
