Quando ascoltiamo musica in auto, non percepiamo semplicemente il suono provenire dagli altoparlanti. In un impianto ben configurato, la voce può sembrare arrivare dal centro del cruscotto, mentre strumenti ed effetti occupano posizioni differenti tra sinistra e destra.
Questa percezione viene definita immagine sonora o, più comunemente, scena sonora.
Ma come viene costruita? E perché in automobile è molto più difficile ottenere una scena precisa rispetto a un normale ambiente domestico?
Per capirlo bisogna partire dalla differenza tra mono, stereo e multicanale, per poi arrivare agli elementi che determinano realmente la posizione percepita dei suoni: livelli, tempi di arrivo, fase, disposizione degli altoparlanti e taratura del sistema.
Indice
- Mono, stereo e multicanale: cosa significano
- Come lo stereo crea la scena sonora
- Perché nell’auto la scena è più difficile da ricostruire
- Il ruolo del DSP nella costruzione dell’immagine sonora
- Canale centrale e sistemi multicanale
- Quello che conta davvero nella scena sonora
- Conclusioni
Mono, stereo e multicanale: cosa significano
La prima distinzione da fare riguarda il numero di canali audio, che non deve essere confuso con il numero di altoparlanti presenti nell’impianto.
Un segnale mono contiene un singolo canale. Lo stesso segnale può essere riprodotto da uno o più altoparlanti, ma il contenuto rimane sempre monofonico.
Lo stereo utilizza invece due canali distinti, normalmente sinistro e destro. La relazione tra questi due segnali permette di creare una posizione apparente per le sorgenti sonore. Il nostro sistema uditivo utilizza infatti soprattutto differenze di tempo e di livello tra ciò che raggiunge le due orecchie per determinare la provenienza di un suono.
Il multicanale aggiunge ulteriori canali indipendenti. A seconda della configurazione possono essere presenti, per esempio, un canale centrale e canali posteriori o surround.
È però importante non pensare che più canali significhino automaticamente una qualità superiore.
Un impianto stereo può avere diversi altoparlanti. Un sistema anteriore a due vie, per esempio, può utilizzare tweeter e woofer su entrambi i lati pur lavorando con due soli canali audio: sinistro e destro.
Il crossover divide infatti il segnale di ciascun canale tra gli altoparlanti che devono riprodurre le diverse porzioni di frequenza.
Numero di canali e numero di altoparlanti sono quindi due concetti diversi.
Come lo stereo crea la scena sonora
Per capire come nasce un’immagine stereo possiamo partire da un caso molto semplice.
Immaginiamo una voce presente allo stesso livello nei canali sinistro e destro. Quando i due segnali arrivano all’ascoltatore in condizioni appropriate, la voce può essere percepita come proveniente dal centro, anche se non esiste alcun altoparlante fisicamente collocato in quella posizione.
È il cosiddetto centro fantasma, o phantom center. La posizione centrale viene costruita dal cervello a partire dalla relazione tra i due canali.
Lo stesso principio permette di distribuire le sorgenti nella scena.
Se un elemento è più presente nel canale sinistro, tenderà a essere percepito verso sinistra. Se il rapporto tra i due canali cambia, cambia anche la posizione apparente della sorgente.
La registrazione stereo contiene quindi informazioni utili non soltanto a stabilire che cosa stiamo ascoltando, ma anche dove lo percepiamo.
Questo è uno dei motivi per cui una buona riproduzione stereo può dare la sensazione che la musica non provenga direttamente dagli altoparlanti, ma occupi uno spazio davanti all’ascoltatore.
Il problema è che, in automobile, le condizioni necessarie per ottenere questa percezione non sono facili da rispettare.
Perché nell’auto la scena sonora è più difficile da costruire
In un ambiente domestico è possibile posizionare i diffusori in maniera relativamente simmetrica rispetto alla posizione d’ascolto.
In automobile questo accade raramente.
Il guidatore è molto più vicino all’altoparlante del proprio lato rispetto a quello opposto. Di conseguenza, il suono proveniente dal diffusore più vicino percorre una distanza inferiore e può arrivare all’ascoltatore prima.
Il cervello utilizza proprio queste differenze temporali e di livello come indizi per localizzare le sorgenti sonore.
Questo può compromettere il centro dell’immagine stereo.
Una voce che nella registrazione dovrebbe essere al centro può infatti apparire spostata verso sinistra o verso destra, soprattutto nella posizione di guida.
Non è però soltanto una questione di distanza.
L’abitacolo è uno spazio piccolo e fortemente riflettente. Il suono emesso dagli altoparlanti interagisce con parabrezza, cruscotto, portiere, sedili e altre superfici. Il segnale diretto si somma quindi a quello proveniente dalle riflessioni dell’ambiente.
Il risultato è che la risposta acustica cambia in funzione della posizione d’ascolto e della frequenza.
Anche l’integrazione tra più altoparlanti può creare problemi. Tweeter, midrange, woofer e subwoofer si trovano infatti in punti differenti e possono raggiungere l’ascoltatore in momenti diversi.
Per questo, in auto, far funzionare correttamente ogni singolo altoparlante non significa necessariamente ottenere una scena corretta.
L’obiettivo è farli lavorare come un unico sistema.
Il ruolo del DSP nella costruzione della scena sonora
Il DSP, cioè il Digital Signal Processor, permette di intervenire separatamente sui diversi canali del sistema e di modificare parametri fondamentali per la ricostruzione della scena.
Uno dei più importanti è l’allineamento temporale.
Il principio è relativamente semplice: se il diffusore più vicino all’ascoltatore fa arrivare il suo segnale prima degli altri, il DSP può introdurre un ritardo su quel canale. In questo modo si possono rendere più coerenti i tempi di arrivo nella posizione d’ascolto scelta.
Non significa spostare fisicamente l’altoparlante o creare una nuova posizione sonora. Si interviene sulla relazione temporale tra i diversi segnali.
I moderni sistemi di gestione DSP permettono di impostare questi ritardi direttamente in base alla distanza dei diffusori o ai valori di delay.
Anche il livello è importante
Il tempo, però, non basta.
Anche la differenza di livello tra il canale sinistro e quello destro influisce sulla posizione percepita di una sorgente. Se un lato arriva sensibilmente più forte, la scena può tendere verso quel lato.
Per questo nella taratura si lavora anche sui livelli dei singoli canali.
In un sistema complesso, la possibilità di regolare separatamente i diversi canali permette di intervenire sul loro equilibrio invece di affidarsi a una semplice regolazione generale del volume.
Cosa succede con la fase
Un altro parametro fondamentale è la fase.
Quando due o più altoparlanti riproducono frequenze comuni, la relazione temporale tra i rispettivi segnali determina il modo in cui questi si sommano o si attenuano.
Una relazione non corretta può causare cancellazioni in determinate frequenze e modificare la percezione della scena.
Per questo una taratura DSP efficace non consiste semplicemente nel regolare qualche ritardo. Tempo, livello, crossover e fase devono essere considerati come parti dello stesso sistema.
Le moderne piattaforme di gestione DSP integrano infatti funzioni dedicate ad allineamento temporale, livelli ed equalizzazione e possono utilizzare strumenti di misura per ottimizzare il comportamento del sistema nell’abitacolo.
Un esempio presente nel catalogo RG Sound è l’Audison bit One HD Virtuoso, un processore pensato proprio per la gestione e la taratura di sistemi audio multicanale.
Canale centrale e sistemi multicanale
Se lo stereo è in grado di creare una voce al centro senza un altoparlante centrale, perché alcuni impianti ne utilizzano uno vero?
Perché stereo e multicanale possono avere obiettivi differenti.
Nel normale ascolto stereo, il centro può essere creato virtualmente dalla relazione tra i due canali anteriori.
In un sistema multicanale, invece, il canale centrale è un canale separato che può essere utilizzato per riprodurre una parte del contenuto in modo indipendente rispetto a sinistra e destra.
Questa soluzione può avere senso in sistemi progettati per più punti d’ascolto o per una specifica distribuzione della scena.
Non significa però che aggiungere un altoparlante centrale migliori automaticamente un impianto stereo.
Il canale centrale deve essere integrato correttamente nel sistema, con il giusto livello, ritardo, filtraggio e gestione del segnale. In caso contrario può modificare la scena senza necessariamente renderla più precisa.
E il multicanale da dove arriva?
Non tutto il materiale multicanale nasce originariamente come multicanale.
Un processore può infatti partire da una sorgente stereo e utilizzare un algoritmo di upmixing per distribuirne il contenuto su più canali.
Audison, per esempio, descrive un sistema in grado di partire da due canali stereo e generare una presentazione multicanale, con gestione separata di fronte, centrale e surround. L’algoritmo distingue inoltre i contenuti monofonici presenti contemporaneamente nei due canali anteriori da quelli esclusivamente sinistri o destri.
Questo non significa creare nuove informazioni musicali presenti nella registrazione originale.
Significa rielaborare il segnale esistente per adattarlo a una configurazione diversa.
Anche in questo caso, quindi, il semplice aumento del numero di canali non è sufficiente a determinare la qualità del risultato.
Quello che conta davvero nella scena sonora
A questo punto è possibile riassumere il percorso che porta dal segnale registrato alla scena che percepiamo.
La registrazione stabilisce come i contenuti sono distribuiti tra i canali. La sorgente invia questi segnali al sistema, mentre crossover, amplificatori e altoparlanti li trasformano nuovamente in suono.
Nell’abitacolo intervengono poi la posizione dei diffusori, le differenze di distanza, le riflessioni e l’acustica interna.
Il DSP permette di correggere e ottimizzare una parte importante di queste variabili.
Ma c’è un punto da non perdere di vista: il DSP non sostituisce una buona installazione.
La posizione degli altoparlanti rimane fondamentale. Anche la scelta del posto d’ascolto di riferimento lo è.
Un sistema ottimizzato per il guidatore, infatti, non può offrire necessariamente la stessa immagine al passeggero, perché cambiano distanze e tempi di arrivo.
Per questo la costruzione di una scena sonora deve partire dal progetto complessivo dell’impianto e non dalla sola scelta del processore.
Una buona scena non significa sentire più altoparlanti
È probabilmente questo il concetto più importante.
Quando l’impianto è ben configurato, il cervello tende a percepire una scena coerente invece di localizzare continuamente i singoli diffusori.
La voce può rimanere stabile al centro, gli strumenti possono distribuirsi nello spazio e le diverse vie del sistema possono fondersi in modo omogeneo.
Al contrario, quando l’immagine non è corretta, è molto più facile percepire che il suono arriva da una determinata portiera, da un tweeter o da un altro punto preciso dell’abitacolo.
L’obiettivo di una buona taratura non è quindi far “suonare di più” gli altoparlanti.
È fare in modo che l’insieme prevalga sui singoli componenti.
Conclusioni
Mono, stereo e multicanale descrivono modi diversi di organizzare il segnale audio, ma non rappresentano una semplice scala di qualità.
Lo stereo utilizza la relazione tra canale sinistro e destro per ricostruire una scena e creare anche immagini sonore virtuali, come il centro fantasma.
In automobile, però, la posizione asimmetrica dell’ascoltatore e la particolare acustica dell’abitacolo rendono molto più difficile mantenere queste relazioni inalterate.
È qui che entrano in gioco progettazione e taratura. L’allineamento temporale può rendere più coerenti i tempi di arrivo, mentre livelli, crossover e fase contribuiscono a integrare correttamente i diversi canali.
Il multicanale può aggiungere ulteriori possibilità, soprattutto quando il sistema deve gestire più punti d’ascolto o utilizzare un canale centrale. Ma anche in questo caso, più canali non significano automaticamente una scena migliore.
La qualità dell’immagine sonora nasce dalla relazione tra componenti, installazione, ambiente e taratura.
Alla fine, il risultato più convincente non è quello in cui si percepisce chiaramente ogni singolo altoparlante.
È quello in cui gli altoparlanti smettono di sembrare sorgenti separate e la musica sembra occupare uno spazio davanti a noi.
