Il suono surround: passato, presente e futuro

Il suono surround:
passato, presente e futuro
Una storia dell'audio multicanale dalla
banda magnetica al Dolby® Digital
Il suono surround: passato, presente e futuro
Di Joseph Hull
Marketing Communications Manager
Dolby Laboratories Inc.
I formati utilizzati per la riproduzione del suono cinematografico, dell'audio
televisivo e per la riproduzione musicale erano prodotti molto differenti, di
industrie che lavoravano in modo isolato. Negli ultimi anni, però, questo è
cambiato. La popolarità raggiunta dal suono surround nelle case ha portato
questi settori industriali e i loro formati ad un avvicinamento. E oggi la
tecnologia digitale multicanale sta incoraggiando un approccio ancor più
unitario alla riproduzione sonora, alleggerendo il carico sia sul consumatore
che sul produttore, fornendo al contempo una fedeltà senza paralleli non solo
alla timbrica originale del suono dal vivo ma anche alla sua spazialità.
Le origini del suono surround
I primi formati sonori multicanale che raggiunsero un successo commerciale
furono sviluppati all'inizio degli anni '50 per il cinema. All'epoca, il suono
stereofonico, un concetto nuovo per il pubblico, fu intensamente promosso
insieme ai nuovi formati wide-screen da un'industria cinematografica che si
sentiva minacciata dalla rapida crescita della televisione. A differenza del
formato a due canali poi adottato per la stereofonia domestica, il suono stereo
cinematografico ha iniziato e continua ad utilizzare un minimo di quattro
canali. Con formati cinematografici come il CinemaScope (35 mm) a quattro
tracce e il Todd-AO (70 mm) su sei tracce, più canali sonori furono registrati
su bande di materiale magnetico applicate ad ogni copia di pellicola stampata.
Per riprodurre queste incisioni i proiettori furono dotati di testine di
riproduzione come quelle dei registratori a nastro, e le sale cinematografiche
furono dotate di amplificatori e di sistemi di diffusione aggiuntivi. All'inizio, i
film stereo offrivano diversi canali frontali, più almeno un canale riprodotto dai
diffusori posti nella zona posteriore della sala. Inizialmente quest'ultimo canale
fu chiamato canale degli effetti, e venne riservato alla riproduzione degli
effetti più drammatici, per esempio le voci eteree nei film storico-religiosi.
Certi formati disattivavano questo canale per mezzo di toni di trigger quando non serviva, poiché la traccia
sul film era particolarmente stretta, e di conseguenza molto rumorosa. Benché il film stereo perdesse terreno
degli anni '60 e all'inizio degli anni '70 a causa dell'alto costo dei formati magnetici e del crollo dell'industria
cinematografica, i sound mixer continuarono a sperimentare con il canale degli effetti. Formati come il 70
mm magnetico su sei tracce fornivano un rapporto segnale/rumore costante su tutti i canali, perciò i tecnici
potevano usare il canale degli effetti per avviluppare il pubblico con suoni ambientali continui a basso livello.
Il canale degli effetti venne sempre più impiegato per trasmettere una sensazione di maggiore realismo
sonoro complessivo, e non solo per gli effetti occasionali più drammatici. Con la sua espansione, applicazioni
più naturalistiche divennero note come suono surround, e il canale degli effetti come canale surround. I
diffusori aggiuntivi sul lato posteriore - e ora anche lungo i lati del cinema per creare un campo sonoro più
diffuso - divennero noti nel settore come "i surround."
Home Stereo e il suono quadrifonico
I famosi esperimenti dei laboratori Bell con il suono stereo negli anni '30 utilizzavano tre canali. Cinema
stereo negli anni '50 non utilizzava meno di quattro canali, sino ad un massimo di 7. Quando poi finalmente
la stereofonia entrò nelle case nel 1958, furono utilizzati solo due canali. Questo non a causa delle
preferenze degli ascoltatori, o per qualche predisposizione da parte dei professionisti dell'audio. Piuttosto,
due canali (sinistro e destro) erano tutto ciò che poteva essere offerto dai dischi fonografici LP prevalenti in
quell'epoca. La riproduzione musicale su due canali rappresentò un balzo in avanti rispetto alla riproduzione
monofonica, e fu relativamente facile da implementare, diventando presto la norma, anche se i filmmaker
continuano a considerare quattro canali come il minimo necessario per creare un campo sonoro realistico.
Qualche anno dopo, fu introdotta la trasmissione radiofonica stereo FM, rafforzando nella mente del
consumatore il concetto di suono su due canali come "stereo." In realtà, col passare del tempo, solo gli
appassionati di cinema erano a conoscenza del fatto che il film stereo, divenuto sempre più raro, continuava
a utilizzare più di due canali. Mentre la popolarità della stereofonia domestica continuava a crescere, i
costruttori di apparecchiature iniziano a cercare dei metodi per espandere il loro mercato. Questa fu una
delle motivazioni che stavano dietro allo sfortunato formato stereofonico casalingo su quattro canali, o
quadrifonico ("quad"), promosso all'inizio degli anni '70. Questo richiedeva due diffusori aggiuntivi negli
angoli posteriori della stanza di ascolto, per riprodurre due canali extra da sorgenti sonore con una speciale
codifica. Poiché i supporti stereo casalinghi esistenti avevano solo due canali e non potevano facilmente
accoglierne altri, furono sviluppati diversi schemi per codificare i due canali di base con informazioni sonore
aggiuntive. La maggior parte di questi erano basati su tecniche matriciali che consentivano l'inclusione dei
canali extra registrandoli con fasi relative differenti. Quad non riuscì a catturare una porzione significativa del
mercato. Da un lato, esistevano diversi sistemi di codifica/decodifica incompatibili, che crearono confusione
nel consumatore. Dall'altro, produttori e tecnici della registrazione non riuscirono ad accordarsi su come
utilizzare al meglio i canali extra. E più importante di tutto, pochi consumatori percepirono dei veri vantaggi
da questo formato. Quad non fu mai associato ai formati multicanale stereo utilizzati nel cinema, e il
termine "suono surround" non si sentiva ancora al di fuori dell'industria cinematografica. Dopotutto, il solo
medium visivo domestico dell'epoca era la trasmissione televisiva, in grado di generare solo un suono
monofonico di bassa qualità. Per il decennio successivo, la stereofonia domestica, il cinema stereo e il suono
televisivo rimasero entità separate supportate da settori industriali sostanzialmente isolati.
Dolby® e il suono cinematografico
Nella metà degli anni '70, i laboratori Dolby® presentarono una nuova tecnologia sonora per le pellicole a 35
mm chiamato originariamente Dolby® Stereo. Invece di essere basato su bande magnetiche, impiegava
la tecnologia fotografica, o ottica, delle colonne sonore utilizzate per mettere il suono monofonico sulla
pellicola sin dagli anni '30. Per rendere compatibile la riproduzione nelle sale cinematografiche monofoniche,
era necessario riuscire a far stare la nuova colonna sonora stereo nello stesso spazio sulla pellicola occupato
dalla traccia monofonica tradizionale. Gli esperimenti dimostrarono che due tracce, trattate con la riduzione
di rumore di tipo Dolby® A, potevano offrire un'eccellente fedeltà. Ma cercare di inserire più di due tracce
alzava il rumore ad un livello inaccettabile, anche con la riduzione di rumore. Due canali, però, non erano
sufficienti per la stereofonia cinematografica. Gli schermi cinematografici erano così larghi che oltre ai soliti
canali sinistro e destro erano necessari un diffusore e un canale separati centrali per localizzare i dialoghi per
gli spettatori seduti in posizione non centrale. Inoltre, "stereo" e "surround" erano divenuti sinonimi per la
maggior parte del settore cinematografico, di conseguenza era indispensabile anche un canale surround.
Perciò, era necessario trovare un modo per codificare solo due tracce fisiche sulle pellicole cinematografiche
con quattro canali di informazioni: sinistro, centrale, destro e surround. La soluzione fu trovata nelle tecniche
matriciali sperimentate inizialmente per la quadrifonia, ma con i canali di riproduzione configurati secondo la
norma del cinema stereo: sinistro, centrale, destro e surround, e con l'aggiunta di nuove e sofisticate
tecniche di indirizzamento elettronico. Il formato Dolby stereo ottico si è dimostrato così pratico che oggi
esistono decine di migliaia di cinema in tutto il mondo dotate di processori Dolby®, e per molti anni
praticamente tutti i titoli maggiori sono stati pubblicati in questo formato (anche oggi, le pellicole
cinematografiche con colonne sonore digitali sono dotate anche di colonne sonore analogiche Dolby®, per
assicurare una riproduzione compatibile in tutti i cinema). Inoltre, l'industria cinematografica ha
sperimentato una sorta di rinascimento negli anni '80, spinta dal nuovo impegno verso l'alta qualità delle
rappresentazioni, esemplificabile dall'adozione del Dolby® Stereo. Quella rinascita fu anche assistita dalla
"rivoluzione video."
70 mm magnetico: il precursore dell'odierno suono digitale
A 1,2 3
B
4
5,6
12345
Negl'anni '50, le copie cinematografiche con colonne sonore su banda
magnetica fornirono il primo suono multicanale mai sentito in pubblico. Le
copie a 70 mm (A), per esempio, avevano sei tracce, originariamente
configurate come cinque canali identici per la parte frontale più un canale
surround ai lati e sul retro dell'auditorium (B). Con la riduzione della
grandezza degli schermi, diminuiva la necessità di cinque canali per
portare i dialoghi, Dolby Laboratories propose la configurazione illustrata
sopra, che è stata standard sino alla fine degl'anni '70: canali sinistro,
centrale e destro (1,3,5) dello schermo principale, un canale surround
(6), e due canali riservati alle basse frequenze "bass extension" (2,4).
Dolby sviluppò anche una tecnica che consentiva alle copie a 70 mm di
contenere due canali surround, al posto dell'unico solito, a seconda della
scelta dei produttori del film. Questo formato 70 mm "stereo surround"
divenne perciò il precursore dell'odierno formato surround Dolby Digital
su "5.1" canali con i suoi tre canali frontali, due canali surround, e il
canale degli effetti alle basse frequenze (low-frequency effects) (vedi
immagine seguente).
Stereo Surround opzionale
La riproduzione Dolby® stereo ottica al cinema.
Subwoofer
opzionale
Copia a 35
mm stereo
ottica
Destro
Sinistro
Processore
Dolby
cinema
Amplificatori
di potenza
Subwoofer
Surround
Centrale
La rivoluzione video
I primi registratori di videocassette vennero presentati all'inizio degli anni '70. Vennero inizialmente promossi
come dispositivi per spostare nel tempo le trasmissioni televisive e
guardare un programma nel momento desiderato. Dopo poco, la videocassetta iniziò a svolgere un'altra
popolarissima funzione: la riproduzione casalinga dei film. Ciò creò un vorace appetito di materiali
riproducibili, che l'industria cinematografica fu felice di soddisfare. Un settore completamente nuovo crebbe
attorno alla produzione, vendita e affitto di videocassette preregistrate. Mentre la crescente penetrazione
della televisione aveva contribuito alla crisi dell'industria cinematografica degli anni '50 e '60, la
videocassetta fece esattamente l'opposto. Le presenze nelle sale cinematografiche sono aumentate con la
crescita delle videocassette preregistrate. I film che sono diventati famosi al cinema si sono rivelati di uguale
successo nella visione casalinga, e in certi casi, film che si erano comportati male al box-office ebbero
migliori risultati nella versione video. Una quantità di abitazioni sempre maggiore veniva collegata via cavo
negli Stati Uniti, offrendo agli spettatori sempre più sorgenti di programmi (e all'industria cinematografica
ancor più opportunità di produzione). Venne introdotto il laser disc, la sorgente di programmi video dalla
qualità più elevata sino a quel momento. I costruttori di televisori iniziarono ad offrire prodotti con una
qualità dell'immagine che potremmo definire ad alta fedeltà, e i consumatori li acquistarono. Così, la
televisione divenne "video," e il televisore di casa un "monitor video" per visualizzare un'ampia gamma di
sorgenti di programmi visivi, così come gli impianti stereo riproducevano musica da una varietà di sorgenti.
Lo stereo diventa video
Nel corso della rivoluzione video, gli utenti non solo si abituarono al suono stereo di alta qualità dei loro
impianti casalinghi, ma anche al suono stereo di alta qualità della sala cinematografica mentre il formato
ottico delle colonne sonore multicanale Dolby® si diffondeva nel settore cinematografico. Mentre all'inizio la
videocassetta offriva un suono monofonico di qualità relativamente bassa, macchine e nastri preregistrati
con sonoro stereofonico furono presto offerti, inizialmente per mezzo di colonne sonore lineari e poi dalla
tecnologia "HiFi". Il laser disc fu inizialmente concepito per fornire un suono stereofonico di alta qualità.
Inoltre, un sistema di trasmissione televisiva stereo fu presto adottato sia per le trasmissioni via etere che
per quelle via cavo. Così il familiare formato stereofonico a due canali ben conosciuto per la riproduzione
musicale in casa fu adottato per tutti i media video.
Una linea temporale del suono surround
* Il film animato Fantasia di Walt
Disney fu il primo film proiettato
pubblicamente con suono multicanale,
usando tre tracce ottiche su film a 35
mm
riprodotte
in
sincrono
con
l'immagine.
Designazioni dei canali del suono surround
L: Left - sinistro (tutti i formati surround)
C: Center - centrale (tutti i formati)
R: Right - destro (tutti i formati)
S: Surround (formati a 4 canali)
LS: Left Surround - surround sinistro (formati 5.1/6.1)
BS: Back Surround - surround posteriore (5.1/6.1)
RS: Right Surround - surround destro (5.1/6.1)
LFE: Low-Frequency Effects - effetti alle basse frequenze (5.1/6.1)
La riproduzione Dolby® Surround in casa.
Sinistro
Sorgenti di programmi
stereo con codifica
Dolby Surround:
Trasmissioni radio e TV
Satellite TV;
Videocassette
Audiocassette; Cavo;
LD; CD; DVD
Centrale
Destro
Elettronica audio
multicanale con
decodifica Dolby
Pro Logic
Surround
Subwoofer
opzionale
Surround
Il suono surround entra in casa
All'inizio degli anni '80, gli impianti stereofonici musicali ad alte prestazioni erano la norma. L'audio così come
il video si erano espansi per includere nuove sorgenti (audiocassette, CD). Gli impianti stereofonici si
trovavano in auto e il walkman offriva un nuovo modo di ascoltare la musica ovunque. Una generazione era
cresciuta ascoltando la musica rock che dipendeva dalla tecnologia audio tanto quanto dalle capacità
musicali - la stessa generazione che veniva ora regolarmente esposta al suono surround multicanale al
cinema. In questo scenario, il Dolby® Surround venne presentato alla fine del 1982 per la riproduzione video
dei film prodotti originariamente con le colonne sonore con codifica Dolby®.
La codifica originale Dolby® su quattro canali delle loro colonne sonore resta intatta quando questi film
vengono trasferiti su videocassette stereo e laser disc, o trasmessi su TV stereo. Inizialmente, semplici
decodificatori Dolby® Surround rendevano possibile decodificare il canale surround in casa. Presto
decodificatori Dolby® Surround Pro Logic più sofisticati resero possibile decodificare anche il canale centrale,
e utilizzare l'avanzata circuiteria di indirizzamento sviluppata originariamente per la riproduzione nelle sale
cinematografiche. Diversamente dalla quadrifonia, il Dolby® Surround guadagnò, e continua a guadagnare,
una considerevole accettazione sul mercato.
Da un lato, la configurazione dei canali e il suo utilizzo furono stabilmente fissati all'interno di un settore (il
cinema) prima della sua introduzione in un altro settore (l'elettronica consumer). Da un altro verso, fu
sviluppato con un obiettivo specifico: migliorare l'esperienza della visione. E terzo, gli standard software e
hardware sia per il cinema che per l'elettronica consumer sono definiti da un'organizzazione (Dolby
Laboratories) che è indipendente, ma gode di un'ampia credibilità in entrambi i settori. Di conseguenza,
milioni di consumatori hanno ritenuto che il suono Dolby® Surround valesse l'investimento.
Oggi Dolby® Surround è andato avanti per includere la trasmissione televisiva - non solo i film con colonne
sonore con codifica Dolby, ma anche le serie televisive, gli special e gli eventi sportivi. E benché Dolby®
Surround sia stato sviluppato come formato per il suono unito all'immagine, le case discografiche come
Delos, RCA Victor/BMG Classics e Concord Jazz pubblicano CD musicali e audiocassette con codifica Dolby®
Surround. Fornisce anche più coinvolgimento ed eccitazione dello spettatore per numerosi video game e
altre applicazioni multimediali.
In altre parole, il suono surround ha attraversato i tradizionali confini del formato, a vantaggio non solo del
consumatore, ma anche delle industrie cinematografiche, dei contenuti preregistrati, dell'elettronica
consumer e del PC.
Dolby® Digital: the next generation
Alla fine degli anni 80, i Dolby® Laboratories intrapresero l'applicazione della tecnologia audio digitale al
suono dei film su 35 mm in risposta al crescente interesse dell'industria cinematografica.
Per poter mantenere una traccia analogica così che le copie per le sale potessero continuare ad essere
riprodotte in tutti i cinema, fu deciso che una nuova traccia ottica separata Dolby® Digital venisse posta tra i
fori del rocchetto.
Venne anche deciso che sei canali sonori distinti fossero forniti nella configurazione "5.1" che sino a quel
momento si era dimostrata per molti gruppi del settore come la più soddisfacente per i requisiti della
rappresentazione in sala cinematografica.
La configurazione 5.1 offre cinque canali distinti full-range - sinistro, centrale, destro, surround sinistro e
surround destro - più un sesto canale per quei potenti effetti alle basse frequenze (LFE) che vengono
percepiti più che sentiti quando si è al cinema. Poiché richiede circa un decimo dell'ampiezza di banda degli
altri canali, il canale LFE venne chiamato canale ".1".
Il Dolby® Digital ha esordito nei cinema nel 1992, e oggi è il formato sonoro digitale cinematografico leader
sia per titoli che per numero di sale cinematografiche in grado di riprodurlo.
Le copie Dolby Digital sono dotate sia di colonne sonore digitali che
analogiche.
Dati della colonna sonora digitale
Traccia analogica
Area dell'immagine
La riproduzione Dolby® Digital al cinema
Sinistro
copia Dolby
Digital 35 mm
processore
cinematografico
Dolby Digital
Centrale
Destro
Low-frequency effects
flusso
di
dati
Dolby Digital AC-3
amplificatori di
potenza
Surround
Sinistro
Surround
Destro
In modo molto simile ai formati sonori analogici cinematografici Dolby®, il Dolby® Digital al cinema è stato
un trampolino di lancio per i formati consumer con Dolby® Digital audio, iniziando con i laser disc nel 1995,
presto seguiti dai DVD, TV via cavo e sistemi DBS, trasmissione della TV digitale, e una varietà di
applicazioni multimediali. Il sonoro cinematografico è stato il punto di partenza per il Dolby® Digital, che ha
reso possibile l'accumulazione di una inestimabile esperienza nel mixaggio, nella registrazione e nella
distribuzione dell'audio digitale multicanale, e ha creato una libreria di materiale immediatamente disponibile
per la pubblicazione dedicata all'utente casalingo.
Il Dolby Digital a casa
L'equivalente consumer del suono cinematografico Dolby® Digital rappresenta l'anello di collegamento finale
tra il produttore della sorgente multicanale e l'ascoltatore domestico. Come il formato cinematografico,
fornisce i canali sinistro, destro, centrale, surround sinistro, surround destro e degli effetti alle basse
frequenze. Diversamente dal Dolby® Surround analogico con il suo singolo canale surround limitato nella
banda (normalmente riprodotto da due diffusori), il Dolby® Digital offre due canali surround completamente
indipendenti, ognuno in grado di offrire la stessa qualità dei tre canali anteriori.
Di conseguenza, possono essere ottenuti dei degli effetti stereo surround con un maggiore senso di
profondità, localizzazione e complessivo realismo. Il Dolby® Digital incorpora caratteristiche speciali per
soddisfare gli ascoltatori che utilizzano dal piccolo dispositivo monofonico ai sistemi home theater completi.
La funzione di downmix di Dolby Digital assicura la soddisfazione di ogni ascoltatore.
L
C
R
LS
RS
Sub
Decoder
“A”
LT
Flusso di dati Dolby
Digital
AC-3 su 5.1 canali
Decoder
“B”
RT
Dolby Digital 5 o 5.1 canali
(subwoofer opzionale)
Pro
Logic
Surround
decoder
L
C
R
Dolby Surround
su quattro canali
a matrice
S
L
Decoder
“C”
Decoder
“D”
2 canali stereo
R
Mono
Poiché lo stesso contenuto audio multicanale non ristretto viene fornito ad ogni sistema, il decodificatore può
ottimizzare il suono per il particolare ascoltatore. Per esempio, i decoder possono fornire downmix ottimizzati
dal programma multicanale, come un mix su due tracce con codifica a matrice per la decodifica analogica
Dolby® Surround, un mix stereo convenzionale, o persino un mix mono.
Inoltre, il sistema può applicare la compressione della dinamica per preservare il contenuto a basso livello ed
evitare che i passaggi più intensi vengano riprodotti a volumi troppo elevati o quando è necessario
mantenere basso il volume generale.
In più, l'ascoltatore può programmare il decodificatore Dolby® Digital per indirizzare i bassi non localizzati ai
canali del sistema che hanno diffusori ad ampia gamma o ai subwoofer.
Un futuro brillante per la musica multicanale
Sino ad oggi, la tecnologia digitale che ha rappresentato il maggiore vantaggio per l'ascoltatore casalingo è
stata il compact disc.
Anche per tutte le sue virtù ergonomiche e resistenza all'uso il miglioramento fornito dal CD rispetto ai
migliori formati analogici è crescente. Tutto ciò cambierà con l'arrivo del disco DVD-Audio. Questo nuovo
disco offre le dimensioni, la convenienza e la longevità del CD più un suono multicanale surround e una
migliore qualità audio.
L'inclusione di una versione con codifica Dolby® Digital del mix assicura che questi dischi possano essere
riprodotti su tutti i lettori DVD-Video e DVD-ROM esistenti. Uno straordinario suono multicanale grazie al
disco DVD-Audio sta per portare una vera rivoluzione nel modo in cui la musica viene riprodotta e goduta in
casa.
La riproduzione Dolby Digital a casa.
Centrale
DVD, Sinto
DTV,satellite/ca
vo box, etc
Sinistro
Dispositivi audio
multicanale con
decodifica Dolby
Digital
Sinistro
Surround
LFE
(sub)
Destro
Destro
Surround
Quando il suono è
surround?
Film, spettacoli
cinematografici, programmi
consumer, e dispositivi per la
riproduzione domestica che
usano la tecnologia Dolby
Digital.
Film e spettacoli
cinematografici che usano le
tecnologie Dolby analogiche.
Programmi codificati per la
riproduzione multicanale Dolby
Pro Logic.
Dispositivi per la riproduzione
domestica dotati della
decodifica multicanale Dolby
Pro Logic.
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