giovedì 7 Luglio 2022

L’audio multicanale

Sebbene i termini audio stereofonico e audio multicanale siano a tutti gli effetti dei sinonimi, è uso comune diversificare il significato dei due termini. Solitamente, infatti, con il termine audio stereofonico si indica l’audio a due canali, mentre il termine audio multicanale viene utilizzato per indicare l’audio con un numero di canali maggiore di due. Questo uso diversificato dei termini nasce dal fatto che inizialmente il termine maggiormente diffuso è stato audio stereofonico, e per lunghissimo tempo l’implementazione classica dell’audio stereofonico è stata a due canali.
Durante gli anni settanta, viene elaborata una soluzione multicanale dedicata esclusivamente alla riproduzione musicale, la quadrifonia, ma questa soluzione non dura a lungo. L’audio multicanale ha trovato applicazione inizialmente in campo cinematografico, per l’esigenza di rendere più spettacolari e coinvolgenti le colonne sonore dei film. Dopo il boom dell’Home Theater, sono nate nuove proposte di soluzioni multicanale dedicate alla musica.
Il Fantasound
Il primo ad intuire l’importanza del coinvolgimento dello spettatore nell’azione cinematografica mediante la spettacolarità della colonna sonora è Walt Disney che concepisce il sistema ottico a 4 canali Fantasound, adottato all’inizio degli anni ’40 per la pellicola Fantasia, esempio principe di come una colonna sonora di qualità, in questo caso sia dal punto di vista artistico che da quello tecnico, possa diventare parte integrante, se non addirittura protagonista, di un’intera opera.
Negli anni successivi si assisterà a numerose varianti di sistemi audio multicanale, molto spesso legate a film altamente spettacolari. Cinerama, Cinemascope, Todd-AO sono tutte soluzioni che, dalla parte del formato visivo, hanno parallelamente contribuito all’evolversi del formato sonoro. Tutte le soluzioni adottate dopo il Fantasound erano basate su piste magnetiche, che certamente producevano buoni risultati ma con costi di produzione e di manutenzione molto elevati.
Nel procedimento Fantasound, vennero utilizzati svariati microfoni per registrare parti differenti di un’esecuzione (in questo caso di un’esecuzione orchestrale) su tracce separate. Il suono venne registrato su otto tracce ottiche: sei tracce rappresentavano single sezioni dell’orchestra, la settima era un mix di queste sei tracce, e l’ottava era l’orchestra nel suo complesso per catturare la riverberazione ambientale.
Queste tracce vennero in seguito miscelate su tre tracce ottiche ad ampiezza doppia. Le tre tracce audio e una quarta traccia di controllo vennero stampate su una pellicola 35 millimetri sincronizzata con una pellicola separata in formato Technicolor. Il film venne proiettato in sale equipaggiate con un numero di altoparlanti che variava da 30 a 80 (questo era dipendente essenzialmente dalla disponibilità economica del cinema stesso), posizionati dietro lo schermo e tutto intorno il soffitto della sala. Il Fantasound era caratterizzato anche da una dinamica più ampia di quella di un film sonoro di tipo convenzionale, permettendo una sonorità più piena e forte. Questo fu possibile aggiungendo una traccia di controllo parallela alle tre tracce sonore. La traccia di controllo consisteva in una serie di toni variabili che corrispondevano a livelli di volume differenti. Questi segnali audio provenienti dalla traccia controllo regolavano in modo automatico i livelli degli amplificatori utilizzati per riprodurre il suono.
Regolando il volume sul lato della riproduzione si regolava anche il livello di rumore, così che i passaggi più ‘tranquilli’ non ne erano più sommersi, mentre quelli più ‘animati’ potevano essere esaltati senza distorsione.
Una curiosità: la Disney acquistò da Bill Hewlett e David Packard, alla modesta cifra di $71,50 ciascuno (dell’epoca!), otto oscillatori da utilizzare per realizzare in alcuni teatri delle installazioni certificate Fantasound, diventando così il primo cliente della nascente Hewlett-Packard.
Il Dolby Stereo
Dolby Stereo
Tutte le soluzioni audio adottate dopo il Fantasound erano basate su piste magnetiche, che producevano buoni risultati ma con costi di produzione e di manutenzione elevati. Il problema viene affrontato e risolto da Ray Dolby. Già popolare per aver messo a punto un sistema per la riduzione del rumore di fondo, egli dà nuova vita alla colonna sonora basata su pista ottica, che fino ad allora consentiva solo un audio monofonico e a bassa fedeltà. Dolby, inoltre, elabora un tipo di codifica che consente di inserire 4 canali in una sola traccia stereofonica. Oltre alle informazioni sui canali destra e sinistra, trovano quindi spazio anche le informazioni per un canale centrale, installato dietro lo schermo, e un ulteriore canale posteriore, monofonico, distribuito su 2 o più diffusori; il tutto ottenuto senza l’ausilio di piste magnetiche, rendendo così il sistema economico e retro-compatibile.
Risolvendo brillantemente la perenne esigenza delle industrie di contenere i costi, il cosiddetto Dolby Stereo diventa perciò lo standard per l’audio cinematografico professionale.
L’Home Theater
Anche i primi apparecchi basati sul sistema Dolby Surround che apparvero sul mercato consumer all’inizio degli anni ’80 utilizzavano una registrazione stereo, inserendovi un canale di riverbero, monofonico ma riprodotto da una coppia di altoparlanti posteriori, implementando così una sorta di multicanalità nell’audio del film. Questo contribuì ad aumentare il senso di coinvolgimento dello spettatore nell’azione cinematografica, anche quando si trovava nel salotto di casa; lo spettatore aveva così la sensazione di trovarsi egli stesso al centro dell’evento.
Pochi anni dopo nacquero il sistema Dolby Spectral Recording per il cinema vero e proprio e il Dolby Pro Logic per l’Home Theater.
Dolby ProLogic
Nel sistema cinematografico viene incrementata la dinamica e codificato l’utilizzo del canale LFE (Low Frequency Effects), ossia di un canale separato dedicato alle basse frequenze e riprodotto da un altoparlante dedicato, denominato subwoofer. Questo canale era, di fatto, utilizzato anche in precedenza ma in modo opzionale: e venne in questo modo reso obbligatorio.
In modo parallelo, il sistema domestico fa in questi anni passi da gigante, riducendo di molto le differenze concettuali che lo separano da quello cinematografico: viene aumentata la dinamica e la separazione tra canali, compare il canale centrale, riservato ai dialoghi e collocato nei pressi dello schermo, e compare anche il canale LFE, anche se opzionale.
L’introduzione dell’audio digitale, operata da Sony e Philips nel 1982, porta nel mondo dell’audio multicanale cambiamenti radicali. Con la comparsa del Laserdisc, assistiamo al successo dei principali artefici della rivoluzione digitale nell’audio multicanale, in particolare la Dolby e la DTS, aziende che fino ad allora avevano operato solo nel mercato professionale.
Le due compagnie propongono soluzioni basate sullo stesso concetto: come si fa ad aumentare la fedeltà e il numero di canali, quando la capacità del supporto è limitata? La risposta è semplicemente la seguente: introducendo il concetto di compressione. Da quel momento la competizione si sposta sull’efficienza dell’algoritmo di compressione, all’aumentare della quale aumenta proporzionalmente lo spazio libero sul supporto che può essere utilizzato per altri scopi. Questi principi porteranno alla realizzazione di un nuovo supporto, in grado di immagazzinare grandi quantità di informazioni, anche di natura diversa, visto che una volta convertite in digitale, esse possono essere trattate allo stesso modo. Stiamo parlando del DVD.
È dunque ora possibile realizzare il prodotto ideale: alta qualità video, audio multicanale e multilingue, elevata interattività, contenuti speciali. Immediatamente cresce il numero di canali a disposizione: si passa ad un sistema a 6 o più canali, questa volta ‘discreti’, cioè incisi separatamente. La configurazione tipica di questa fase viene definita 5.1, dove il .1 rappresenta il canale LFE. I rimanenti 5 canali sono: i canonici frontale destro, centrale, frontale sinistro, e per la prima volta in ambito domestico, un posteriore destro e un posteriore sinistro. È a questo punto che nasce la guerra per determinare quale sarà il sistema dominante in ambito consumer: Dolby AC-3, successivamente denominato Dolby Digital, DTS, e MPEG Multichannel (quest’ultimo destinato ad uno scarso successo e, di conseguenza, ad una prematura scomparsa). Si affermerà, alla fine, il Dolby Digital, anche se il DTS, con un algoritmo di compressione meno distruttivo, incontrerà il favore degli utenti più raffinati e godrà, fino a oggi, di ottima salute, diventando successivamente onnipresente nelle sale cinematografiche e nei prodotti hardware e software.
Il Dolby Surround Pro Logic II
Il Dolby Surround Pro Logic II, spesso abbreviato in Dolby Pro Logic II, è uno standard di audio multicanale sviluppato dalla Dolby Laboratories che ne detiene anche i diritti di utilizzo. In particolare, esso è un’evoluzione retro-compatibile dell’audio Dolby Surround sviluppata per l’home video, la televisione e i videogiochi, anche se attualmente viene utilizzato soprattutto nei videogiochi. La caratteristica principale dell’audio Dolby Surround Pro Logic II è che, analogamente all’audio Dolby Surround, si presenta come audio stereofonico.
Dolby ProLogicII
L’encoder audio esegue la codifica dell’audio Dolby Surround Pro Logic II, il decoder/processore audio, invece, segue la decodifica/elaborazione dell’audio Dolby Surround, Dolby Surround Pro Logic II, Dolby Stereo e Dolby Stereo Spectral Recording, e l’elaborazione dell’audio stereofonico. Il decoder/processore audio Dolby Surround Pro Logic II, in particolare, appartiene alla famiglia di decoder/processori audio Pro Logic sviluppata dalla Dolby Laboratories alla quale appartengono anche i decoder/processori Dolby Surround Pro Logic e Dolby Surround Pro Logic IIx; precisamente è il secondo ad essere stato sviluppato dopo il decoder/processore Dolby Surround Pro Logic.
Il logo del Dolby Surround Pro Logic II è quindi usato sia per indicare che l’audio è Dolby Surround Pro Logic II (ad esempio si può trovare sulla confezione di un videogioco), sia per indicare che un apparecchio, o un dispositivo elettronico è in grado di codificare l’audio Dolby Surround Pro Logic II e/o decodificare/elaborare l’audio Dolby Surround, Dolby Surround Pro Logic, Dolby Surround Pro Logic II, Dolby Stereo e Dolby Stereo Spectral Recording, nonché di elaborare l’audio stereofonico (ad esempio si può trovare sul frontale di un amplificatore audio per l’home theater).
Caratteristiche del Dolby Pro Logic II

Il Dolby Surround Pro Logic II prevede l’utilizzo di cinque canali audio:

  • anteriore sinistro
  • anteriore centrale
  • anteriore destro
  • posteriore sinistro
  • posteriore destro
Per rappresentare questa configurazione si è soliti utilizzare il seguente simbolo grafico:
DolbyPL2_1
A differenza dell’audio Dolby Surround che prevede un canale posteriore con una risposta in frequenza limitata da 100Hz a 7KHz, il Dolby Surround Pro Logic II non presenta tale limitazione per i canali audio posteriori, si può quindi considerare un’alternativa meno sofisticata all’audio Dolby Digital il quale, nella sua più evoluta configurazione di canali audio, prevede la medesima configurazione di canali audio del Dolby Surround Pro Logic II, fatta eccezione per il canale LFE che comunque viene ricreato dal decoder/processore Dolby Surround Pro Logic II in fase di decodifica di questa determinata codifica audio.
L’audio Dolby Surround Pro Logic II, a differenza dell’audio Dolby Digital e similmente all’audio Dolby Surround, è implementato codificando alcuni canali audio all’interno di altri canali audio. In particolare nell’audio Dolby Surround Pro Logic II i canali audio anteriore centrale, posteriore sinistro e posteriore destro sono codificati all’interno dei canali audio anteriore sinistro e anteriore destro, mantenendoli riproducibili anche come semplici canali audio stereofonici. L’audio Dolby Surround Pro Logic II infatti, come detto all’inizio, si presenta come un audio stereofonico, con l’ovvio vantaggio di risultare automaticamente compatibile con tutti gli standard di registrazione e trasmissione di audio stereofonico, e di poter essere riprodotto anche come audio stereofonico o come audio monofonico visto che l’audio stereofonico è a sua volta riproducibile come audio monofonico.
La riproduzione dell’audio Dolby Pro Logic II

Per riprodurre l’audio Dolby Surround Pro Logic II come audio multicanale e non come semplice audio stereofonico (o monofonico) è necessario che gli apparecchi di cui si dispone siano compatibili con l’audio Dolby Surround Pro Logic II, cioè integrino al loro interno uno dei decoder sviluppati dalla Dolby Laboratories in grado di decodificare l’audio Dolby Surround Pro Logic II. Tali decoder sono:

  • Dolby Surround
  • Dolby Surround Pro Logic
  • Dolby Surround Pro Logic II
  • Dolby Surround Pro Logic IIx