La registrazione del suono è il processo per mantenere una registrazione permanente di lei per l'ascolto successivo.
L'obiettivo di mantenere una memoria affidabile dei suoni fa parte della storia delle culture che utilizzano la scrittura fonetica , affinata in Europa con le notazioni della scrittura musicale . La società industriale si è sviluppata a partire dall'ultimo quarto del XIX ° mezzi meccanici secolo per realizzarlo. Fino a quel momento, potevamo solo registrare, attraverso la scrittura , l'interpretazione che una persona faceva del suono.
Le industrie telefoniche , radiofoniche , televisive e cinematografiche hanno utilizzato molti processi di registrazione differenti, tutti basati sulla trasformazione del suono captato da un microfono in un segnale elettrico .
La capacità di riprodurre registrazioni sonore in modo rapido ed economico ha creato l' industria fonografica , principalmente per la produzione e la vendita di registrazioni musicali .
La registrazione del suono ha tre fasi fondamentali:
Ad essa può essere aggiunta una fase di riproduzione di questa forma materiale per consentirne la diffusione senza altre fasi intermedie.
Oggi la cattura viene effettuata universalmente per mezzo di microfoni, che trasformano le onde sonore in un segnale elettrico analogico .
L'elaborazione del segnale può convertirlo in un flusso di dati digitali . Include almeno la fissazione dell'inizio e della fine della registrazione e di solito l'amplificazione con controllo del livello e controllo del tono ( equalizzatore ), dinamica ( compressore ), miscelazione di segnali diversi ( mixing ). Si adatta al supporto scelto per la registrazione.
Il segnale può essere registrato in forma meccanica, magnetica, ottica, elettronica. A questo punto potrebbe essere analogico o digitale; ma non tutte le combinazioni sono state sfruttate.
Analogico | Digitale | |
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Meccanico | disco in vinile | non realizzato |
Magnetico | nastro magnetico | nastro magnetico, disco rigido del computer |
Ottico | suono del cinema | suono ottico cinematografico, compact disc |
Elettronico | non realizzato | Ricordi flash |
Il supporto registrato è anche chiamato "registrazione sonora". Oggi la produzione di una registrazione prevede per lo più una prima fase, di produzione , durante la quale le registrazioni vengono effettuate su un supporto funzionante, e una seconda fase, di post-produzione , in cui le registrazioni vengono realizzate assemblate e mixate, per fornire un prodotto che viene poi trasferito in un mezzo di diffusione.
Viceversa, alla restituzione, troviamo:
File audio | |
Al chiaro di luna, 1860 | |
Difficoltà nell'utilizzo di questi media? | |
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Fin dalle origini della registrazione del suono, sono state utilizzate due tecniche:
La registrazione meccanica è stata la prima forma di registrazione del suono e anche la più semplice.
Il francese Édouard-Léon Scott de Martinville ha inventato il primo dispositivo che consente di registrare il suono, ma senza poterlo riprodurre. Nel 1857 deposita un brevetto con il nome di fonautografo . Il dispositivo è costituito da un corno collegato ad un diaframma, che raccoglie le vibrazioni acustiche, trasmesse ad uno stilo che le traccia su un foglio di carta rivestito di nerofumo avvolto attorno ad un cilindro rotante. Vediamo le linee sinuose che rappresentano il suono. I ricercatori dell'Università dell'Indiana sono riusciti, nel 2008 , a riprodurre il suono delle registrazioni cartacee realizzate nel 1860 e depositate presso l' Accademia delle Scienze . L'analisi al computer delle tracce delle prime copie fa nascere una voce, che sarebbe quella dello stesso Martinville, che canta Au clair de la lune .
L'americano Thomas Edison depositò nel 1877 il brevetto per il suo fonografo , il primo apparecchio in grado di registrare e riprodurre il suono. Come la macchina di Martinville, che Edison non conosceva, un diaframma, qui in mica , trasmette vibrazioni sonore a uno stilo. Questo incide queste vibrazioni direttamente su un cilindro di stagno . Viceversa, il passaggio dell'ago sul solco inciso durante la registrazione fa vibrare il diaframma, permettendo di sentire debolmente il suono registrato. La prima registrazione riproducibile risale al 1878.
Il tedesco Émile Berliner sviluppò il suo Gramophone tra il 1886 e il 1889 . Mantiene il principio di uno scalpello che, vibrando sotto l'effetto di un diaframma guidato dall'onda sonora, incide un solco. Ma stampa il suono su un disco e lo scalpello si muove lateralmente, non in profondità come quello di Edison.
Il disco berlinese aveva il vantaggio della facilità di conservazione, e soprattutto quello della possibilità di riproduzione di massa delle registrazioni messe in commercio. Il processo di registrazione commerciale è stato suddiviso in almeno tre fasi:
Per le molte serie, sono stati prodotti intermedi aggiuntivi per risparmiare lo stampo originale.
Il Phonogrammaarchiv (de) creato dall'Accademia austriaca delle scienze nel 1899 è la più antica collezione d'archivio del mondo, che originariamente registrava le voci dei poeti di lingua tedesca utilizzando fonografi.
Poco dopo l'invenzione del fonografo e quella del grammofono, quella del telefono implicava quella del microfono e la conseguente possibilità di trasformare il suono in un segnale elettrico e di poterlo trasportare.
Supporto meccanicoLa cattura elettrica del suono è stata inizialmente combinata con la tecnica della registrazione meccanica; il segnale elettrico proveniente dal microfono azionava, grazie ad un elettromagnete, uno scalpello che incideva un disco, o ricoperto di cera per le registrazioni destinate alla riproduzione commerciale, o ricoperto di acetato di cellulosa per le singole registrazioni.
I primi dischi così prodotti, di 24 o 30 cm di diametro, giranti a 78 giri , rimasero compatibili con una riproduzione interamente meccanica.
Riproduzione elettricaLa generalizzazione dell'elettricità consente la riproduzione del suono da parte di un sistema di amplificazione, con due conseguenze:
La porta è ora aperta per il disco LP ( 33 giri e 45 giri ) e lo stereo .
Supporti otticiL'industria cinematografica ha sviluppato alla fine degli anni '20 un processo per la registrazione ottica del segnale su pellicola cinematografica, che ha aperto la possibilità di sincronizzare accuratamente i segnali, e di conseguenza di assemblarli durante il montaggio , di costituire registrazioni multitraccia (segnali simultanei da più microfoni registrati su più tracce della stessa portante) per mixare i loro segnali al mixer .
I dispositivi che registrano solo il suono utilizzando il processo implementato nei film cinematografici sono stati prodotti e utilizzati tra gli anni '30 e '40: il processo della ditta austriaca Selenophon utilizza il processo fotografico del cinema, è stato spesso preferito al registratore meccanico Philips-Miller (1936), dove uno stilo incide la traccia trasparente a larghezza variabile su una pellicola nera, che non necessita di ulteriore sviluppo.
Il LaserDisc , lanciato commercialmente nel 1978, riproduce immagini e suoni memorizzati in forma analogica attraverso un sistema ottico.
La registrazione e la riproduzione ottica si combinano con le tecnologie digitali del Compact Disc , inventato nel 1979 e prodotto dal 1982.
Supporto magneticoValdemar Poulsen aveva brevettato in Danimarca già nel 1898 il suo registratore a filo magnetico chiamato " Telegraphone "; ha mostrato la sua invenzione all'Esposizione Universale di Parigi nel 1900. Tuttavia, il suo brevetto è scaduto prima che l'invenzione trovasse uno sbocco commerciale.
Negli anni '30, le aziende tedesche AEG e Telefunken svilupparono un registratore a nastro magnetico , un processo molto più leggero, meno costoso, e le cui prestazioni superarono presto quelle della registrazione su disco e quelle della registrazione ottica, con l'invenzione nel 1941 della premagnetizzazione ad alta frequenza. Alla fine della seconda guerra mondiale, la registrazione magnetica ha avuto la precedenza su altri processi nelle applicazioni professionali.
Negli anni '60, l'introduzione dell'audiocassetta, prima per un dittafono, rese popolare il processo. Rende la registrazione accessibile al pubblico in generale.
L'introduzione da parte di Sony nel 1979 del suo Walkman , il primo walkman , che consente di ascoltare individualmente la musica registrata su cassetta in tutti i luoghi, accelera lo sviluppo dell'audiocassetta.
L'uso della cassetta come supporto musicale beneficia di molti miglioramenti qualitativi del nastro magnetico. L'ossido ferromagnetico viene sostituito dal biossido di cromo, ferro-cromo, cobalto, fino al metallo puro per migliorarne le caratteristiche tecniche a scapito di una trasformazione dei dispositivi di registrazione, di cui esistono versioni rapide. nastro. Anche la meccanica di questa è studiata, per consentire un movimento fluido e silenzioso della cinghia. I circuiti di riduzione del rumore Dolby , sin dalla sua invenzione, hanno equipaggiato la maggior parte dei registratori a nastro e dei lettori di cassette musicali . I registratori a nastro più efficienti dell'ultima generazione avevano quindi Dolby A, Dolby B, Dolby C, Dolby S, Dolby HX-Pro oltre a circuiti aggiuntivi specifici per l'elaborazione degli alti (la cui riproduzione è sempre stata il punto debole della musicassetta a causa della sua velocità di esecuzione otto volte inferiore a quella dei migliori registratori a nastro professionali).
Supporto digitale / informaticoFu a metà degli anni '70 che la registrazione stereo digitale divenne disponibile . Questo sarà inizialmente utilizzato solo da studi professionali . Nel 1979, Sony ha offerto una macchina in grado di registrare audio digitale su videocassette con testine rotanti (PCM-1600). Questo formato sfrutta la larghezza di banda video; la suddivisione del flusso audio digitale in segmenti corrispondenti a un'immagine video determina la frequenza di campionamento di 44.100 Hz adottata nel CD sviluppato da Sony e Philips . Nei primi mesi del 1982, Sony vende il formato DASH (a) (Digital Audio stazionario testa) e la sua prima registrazione multitraccia PCM 3324. Modulo di registrazione di file audio ( File audio ) si sta diffondendo in tutto il XXI ° secolo.
Il prezzo in calo dei volumi di archiviazione del computer consente innanzitutto di registrare su disco rigido il suono trattato come qualsiasi altro tipo di dati . Lo sviluppo delle memorie flash permette la generalizzazione dei lettori di musica digitale rendendo possibile l'ascolto delle registrazioni in formato mp3 , quindi quella dei registratori portatili a prezzi accessibili al grande pubblico.
La fine degli anni '90 segnerà l'esplosione degli home studio rendendo possibile, con un investimento contenuto, effettuare registrazioni seguendo gli stessi principi degli studi professionali: registratori multitraccia ( Portastudio ), masterizzatori CD, registratori stereo digitali a testina rotante (DAT , Digital nastro audio ), registratori digitali di mini -disc, registrazione direct-to-disc (direttamente su hard disk) con un personal computer, ecc.
I teorici della registrazione del suono lo affrontano in due modi opposti:
Una registrazione audio richiede almeno un microfono o un paio di microfoni per la registrazione audio stereofonica .
Le caratteristiche del/dei microfono/i sono di primaria importanza. Non è possibile effettuare una buona registrazione se il microfono fornisce inizialmente un segnale che interpreta erroneamente il campo sonoro. Oltre ai criteri di qualità, che spesso si traducono in un prezzo elevato, un tipo di microfono è generalmente più adatto ad ogni utilizzo. La direttività, la dimensione della capsula, il principio di trasduzione portano, a parità di qualità, a caratteristiche diverse. Un microfono o un paio di microfoni non è necessariamente il migliore per qualsiasi tipo di campo sonoro.
Il registratore di suoni deve anche trovare la giusta collocazione dei microfoni, e determinate condizioni di registrazione sono spesso fonte di veri e propri grattacapi.
La coppia stereoNello stile di registrazione naturalistico più rigoroso, due tracce stereofoniche si adattano a due microfoni, e il gioco è fatto. Possono essere il più vicino possibile o un po' distanti.
Coppia registrazione audio stereo + microfoni ausiliariMentre la registrazione del suono monofonico può sembrare abbastanza facile da implementare, lo stesso non è vero per la cosiddetta registrazione del suono stereofonico "naturale"; vale a dire quello che utilizza una base stereofonica principale (due microfoni disposti in coppia) e più microfoni ausiliari il cui scopo è specificare determinate sorgenti. Una delle principali difficoltà risiede poi nel posizionamento ottimale della coppia principale, poiché eventuali errori non possono più essere corretti in fase di post-produzione. Questa difficoltà aumenta di dieci volte quando si moltiplicano le basi stereofoniche per simulare gli effetti dei piani sonori. Inoltre, quando si tratta di aumentare il numero delle sorgenti principali (registrazione sonora di prossimità), entrano in gioco altri fenomeni. Infatti, più si aumenta il numero dei microfoni, più sorgono problemi di rotazione di fase durante il loro missaggio. Avvicinando una sorgente ad un sensore, invece, si modifica la sua curva di risposta in frequenza: questo è chiamato effetto di prossimità che tende ad amplificare le basse frequenze; effetto tanto più marcato quanto più il microfono è direzionale. Quando si tratta di registrare un'orchestra , ad esempio , il posizionamento dei microfoni e quindi i dosaggi a livello del mixer possono richiedere ore di preparazione e test che non possono essere risparmiate nemmeno durante una registrazione multitraccia che consente di registrare ogni strumento singolarmente e di eseguire il mix in un secondo momento. Questo è chiamato post-mix per l' editing o la post-produzione.
La registrazione del suono stereofonico con una testa artificiale si basa sul principio della registrazione dei suoni che raggiungono effettivamente l'orecchio. Una testa di gesso o plastica è dotata di microfoni nella posizione delle orecchie. Per quanto rigoroso possa sembrare il principio, dà buoni risultati solo durante l'ascolto in cuffia.
La registrazione con una testina artificiale non si riduce molto bene al suono monofonico, a causa della differenza di fase tra i segnali che arrivano ai due canali.
Gradualmente le etichette classiche passano alla registrazione del suono multimicrofono che si sta sviluppando ancora di più con la comparsa dei registratori multitraccia. La tecnica diventa duplice: da un lato, microfoni ravvicinati (vicini) e, dall'altro, diverse varianti della cosiddetta registrazione sonora classica. L' albero Decca è una delle tecniche più diffuse in tutto il mondo, soprattutto dopo la comparsa nel pubblico dei sistemi multicanale .
I dispositivi elettronici consentono di simulare spazi da registrazioni di microfoni vicini che non hanno abbastanza riverbero e l' editing , coadiuvato da altri dispositivi elettronici , permette di collegare finemente registrazioni effettuate in momenti diversi.
Portare il suono all'aperto presenta diversi vincoli, legati in particolare al rumore parassita e ai riverberi indesiderati.
Il registratore di suoni deve tenere conto della selettività del cervello durante l'ascolto , che ha la particolarità di trascurare i rumori estranei, come durante una conversazione in un luogo rumoroso . Un riverbero accettabile o addirittura piacevole nell'ascolto naturale perché l'ascoltatore distingue il suono che gli interessa per la sua direzione, diventa disturbante nella registrazione, perché si fonde con il suono utile. Un rumore che cambia gradualmente, come un veicolo che passa, non interferisce dal vivo, ma evidenzierà un taglio che sarebbe necessario nella registrazione del suono di primario interesse.
Per registrare rumori a distanza possiamo utilizzare microfoni "shotgun" che, tramite un sistema di interferenza tra i suoni che arrivano frontalmente e quelli che arrivano di lato, annullano o attenuano questi ultimi. Un risultato più fluido si ottiene con i microfoni cardioidi al centro dei riflettori parabolici , a scapito di un maggiore ingombro. In entrambi i metodi, la direttività riguarda le frequenze medie e alte. Queste frequenze sono quelle che danno la sua presenza alla voce umana parlata; sono i componenti principali del canto degli uccelli. Alcuni possono registrare tale suono fino a una distanza di 500 m .
Albero Decca | Gli effetti del vento sui microfoni possono essere mitigati da dispositivi esplosivi chiamati parabrezza . Più un microfono è direzionale, più è sensibile al vento. Un parabrezza può essere costituito da una semplice schiuma di plastica; per una maggiore efficienza, viene utilizzato un involucro esterno a una certa distanza dal microfono. I peli attorno a questa busta rallentano gradualmente il flusso d'aria e impediscono alle gocce di pioggia di risuonare sul parabrezza.
Nel caso di una registrazione analogica come in quella di una registrazione digitale, trasformare un'onda sonora in una grandezza elettrica, poi meccanica o magnetica registrabile, oppure in dati informatici , introduce vincoli tecnici e limitazioni dovute ai mezzi di registrazione.
Tutti i dispositivi, meccanici ed elettrici, producono rumore durante il funzionamento. Le parti in movimento della meccanica vibrano, le punte di lettura dei dischi sfregano contro il solco, i componenti elettronici, anche un semplice conduttore, producono un basso rumore. Oltre a questi rumori specifici del circuito, ci sono varie interferenze dall'esterno.
Un sistema ben progettato ha bassa rumorosità, bassa rugosità e poca fluttuazione .
Il rumore di fondo di un sistema viene solitamente valutato osservando il segnale in uscita mentre nessun segnale viene presentato all'ingresso. Più rigorosamente, possiamo presentare in ingresso un segnale appena misurabile in uscita, e dedurre il rumore di fondo da quello che c'è in uscita. Con questo test più realistico, poiché in pratica il rumore di fondo disturba solo la presenza di un segnale, si tiene conto che un sistema non è necessariamente lineare a basso livello, e che può essere progettato per sopprimere il segnale in uscita al di sotto di un certo soglia del segnale di ingresso.
Tutti i dispositivi e i sistemi che lavorano insieme per registrare e riprodurre il suono modificano involontariamente il segnale. Questo cambiamento è chiamato " distorsione ".
Esistono due tipi di distorsione:
Entrambi i tipi di distorsione esistono insieme nei dispositivi. interagiscono in modi abbastanza complessi, per cui valutazioni semplici, con toni puri, non danno necessariamente un risultato che rispecchi test in cui viene chiesto il parere degli ascoltatori.
Nella registrazione digitale, il prodotto di intermodulazione tra la frequenza di campionamento e il segnale produce una distorsione non lineare chiamata aliasing .
Per valutare un sistema di registrazione del suono, cerchiamo di eliminare le distorsioni dovute ai sistemi di ripresa e riproduzione: microfoni, amplificatori, altoparlanti.
La "dinamica" o gamma dinamica di un sistema di registrazione si riferisce al rapporto tra le ampiezze minima e massima che il sistema può o correttamente registrare e riprodurre. Questo rapporto non può superare quello dell'elemento dove è più debole, dal microfono , che converte il suono in segnale elettrico, all'altoparlante che converte il segnale in suono, passando per gli amplificatori e il supporto della registrazione, disco, nastro magnetico , computer, ecc. È influenzato dagli adattamenti tra le maglie successive della catena.
Le dinamiche sono stabilite in relazione alle convenzioni sulla qualità del segnale . Il livello massimo si ha quando il segnale raggiunge un livello di distorsione definito come limite; il livello minimo è dove il rumore di fondo interferisce con la percezione del segnale. In generale, i documenti aziendali equiparano la "dinamica" al rapporto segnale/rumore .
rapporto segnale/rumore a seconda del metodo di registrazione:Le registrazioni analogiche soffrono dei difetti della meccanica attorno alla quale sono costruite:
Queste caratteristiche danno luogo a misurazioni.
Un segnale digitale si caratterizza innanzitutto per il suo bit rate (numero di bit al secondo), ovvero il prodotto della sua frequenza di campionamento per il numero di bit per campione.
In termini di teoria dell'informazione , un segnale potrebbe essere anche descritto da qualsiasi combinazione di frequenza di campionamento e numero di bit dello stesso prodotto, a condizione che la frequenza di campionamento sia maggiore del doppio della frequenza più alta contenuta nel segnale. In pratica, tuttavia, le conversioni non sono completamente prive di perdite; ma la velocità digitale è un indicatore della migliore qualità possibile con un dato sistema.
CD | DVD | CD Super Audio | meglio esistente | |
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Uso | diffusione | diffusione | diffusione | produzione |
Frequenza di campionamento | 44,1 kHz | 48 kHz | 2822,4 kHz | 192 kHz |
Numero di bit | 16 bit × 2 | 16 bit × n | 1 bit × n | 24 bit × n |
Flusso digitale | 705.600 × 2 | 768.000 × n | 2.822.400 × n | 4.608.000 × n |
I metodi di compressione dei dati riducono il throughput digitale.
CampionamentoIl campione serve a tagliare l'informazione sonora che arriva sotto forma di analogico elettrico a intervalli di tempo regolari. La frequenza o frequenza di campionamento è il numero di campioni al secondo. Il teorema di campionamento afferma che per rappresentare correttamente il segnale, la frequenza di campionamento deve essere maggiore del doppio della frequenza massima presente nel segnale. Le frequenze udibili sono generalmente considerate comprese tra 20 Hz e 20.000 Hz . È necessario un piccolo margine per filtrare sufficientemente le frequenze superiori a 20 kHz che sarebbero nel segnale.
QuantificazioneLa quantizzazione prevede la riduzione del valore del campione ottenuto campionando uno dei valori presi da una lista di possibili valori. Un numero intero può rappresentare questo valore. Fatta eccezione per la quantizzazione di un segnale che rappresenta il parlato (vedi legge A e legge µ ), arrotondiamo semplicemente al valore più vicino in una scala regolarmente spaziata.
La differenza abbandonata al momento di questo arrotondamento costituisce un rumore che si aggiunge, alla ricostruzione, al segnale analogico.
Per un segnale quantizzato su n bit, il valore effettivo del rumore di quantizzazione, rispetto a quello di un segnale sinusoidale a fondo scala, è o in decibel 6 × n + 1,8, che dà 98 dB per 16 bit . Ma questo rumore è in realtà una distorsione , perché dipende dal segnale (diciamo che è correlato al segnale. Evitiamo questo difetto aggiungendo al segnale un rumore chiamato dither (parola che significa preoccupazione ), che sarà meno fastidioso, e tanto meno udibile in quanto si è prestata attenzione a far predominare le frequenze alte, alle quali l'orecchio è meno sensibile.
Nella catena di registrazione del suono, il rumore di fondo dei microfoni è generalmente superiore al rumore di quantizzazione.
Compressione del flussoLa registrazione dei suoni è destinata agli ascoltatori. Questa proprietà essenziale consente di limitare la quantità di informazioni trasmesse.