Il suono stereofonico, comunemente abbreviato in stereo, costituisce un metodo di riproduzione del suono progettato per generare una prospettiva uditiva tridimensionale multidirezionale. Questo effetto si ottiene generalmente attraverso l'utilizzo di due canali audio indipendenti, instradati tramite una configurazione di due altoparlanti (o cuffie stereo), creando così la percezione del suono proveniente da varie direzioni, analoga all'udito umano naturale.
Il suono stereofonico, comunemente abbreviato in stereo, è un metodo di riproduzione del suono che ricrea una prospettiva udibile tridimensionale e multidirezionale. Ciò si ottiene solitamente utilizzando due canali audio indipendenti attraverso una configurazione di due altoparlanti (o cuffie stereo) in modo tale da creare l'impressione del suono ascoltato da varie direzioni, come nell'udito naturale.
Dato che la prospettiva uditiva multidimensionale è la caratteristica distintiva, il termine stereofonico comprende anche sistemi con più di due canali o altoparlanti, come le configurazioni quadrifoniche e surround. I sistemi audio binaurali sono analogamente classificati come stereofonici.
Dal 1970, il suono stereo è stato ampiamente adottato in diversi media di intrattenimento, tra cui trasmissioni radiofoniche, musica registrata, televisione, videocamere, produzioni cinematografiche, audio di computer e piattaforme basate su Internet.
Etimologia
La parola stereofonico deriva dai termini greci στερεός (stereós, che significa "fermo" o "solido") combinati con φωνή (phōnḗ, che denota "suono", "tono" o "voce").
Descrizione
I sistemi audio stereofonici sono classificati in due forme principali: la prima è designata come stereo vero o naturale. Questo metodo prevede l'acquisizione di un evento sonoro dal vivo, incluso qualsiasi riverbero intrinseco, utilizzando una serie di microfoni. Il segnale registrato viene successivamente riprodotto tramite più altoparlanti per replicare il suono originale dal vivo con la massima fedeltà.
La seconda forma è artificiale o pan stereo, in cui un suono a canale singolo (monofonico) viene diffuso su più altoparlanti. Manipolando l'ampiezza relativa del segnale diretto a ciascun altoparlante, è possibile suggerire un'origine direzionale artificiale (relativa all'ascoltatore). Il dispositivo di controllo utilizzato per regolare questa ampiezza relativa del segnale è noto come Pan-pot (potenziometro panoramico). Attraverso l'aggregazione di più segnali monofonici pan-potted, è possibile costruire un campo sonoro completo, anche se interamente sintetizzato.
All'interno del discorso tecnico, vero stereo si riferisce specificamente ai processi di registrazione e riproduzione del suono che utilizzano la proiezione stereografica per codificare le relative posizioni spaziali di oggetti ed eventi registrati.
Durante la registrazione stereo a due canali, due microfoni sono posizionati strategicamente rispetto al sorgente sonora, catturando l'audio contemporaneamente. I due canali registrati risultanti, sebbene simili, conterranno ciascuno informazioni distinte riguardanti l'ora di arrivo e il livello di pressione sonora. Durante la riproduzione, la corteccia uditiva dell'ascoltatore utilizza queste sottili discrepanze nel tempo e nell'intensità del suono per localizzare spazialmente gli oggetti registrati. Poiché ciascun microfono registra i fronti d’onda in tempi leggermente diversi, questi fronti d’onda sono intrinsecamente fuori fase. Di conseguenza, riprodurre entrambe le tracce attraverso un singolo altoparlante può portare a interferenze costruttive e distruttive, un fenomeno chiamato cancellazione di fase. Le configurazioni di microfoni a coppia coincidente sono specificamente progettate per generare registrazioni stereo caratterizzate da differenze di fase minime tra i canali.
Storia
Primi lavori
Nel 1881, Clément Ader presentò a Parigi il primo sistema audio a due canali. Questa configurazione prevedeva una serie di trasmettitori telefonici che collegavano il palco dell'Opera di Parigi a una serie di stanze designate all'Esposizione Elettrica di Parigi, consentendo ai partecipanti di sperimentare una trasmissione dal vivo di spettacoli tramite ricevitori individuali per ciascun orecchio. Scientific American ha documentato questa innovazione, affermando:
Chiunque abbia avuto la fortuna di ascoltare i telefoni del Palais de l'Industrie ha osservato che, ascoltando con entrambe le orecchie ai due telefoni, il suono assume un carattere speciale di rilievo e di localizzazione che un singolo ricevitore non può produrre... Questo fenomeno è molto curioso, si avvicina alla teoria dell'udito biauricolare, e non è mai stato applicato, crediamo, prima per produrre questa notevole illusione alla quale si può quasi dare il nome di udito uditivo prospettiva.
Questo sistema telefonico a due canali fu successivamente commercializzato in Francia tra il 1890 e il 1932 con il nome di Théâtrophone, e in Inghilterra dal 1895 al 1925 come Electrophone. Entrambe le offerte fornivano servizi accessibili tramite ricevitori a moneta situati in hotel e bar, o tramite abbonamento per residenze private.
Esistono casi in cui due torni di registrazione, destinati alla produzione simultanea di due registrazioni master, erano alimentati da microfoni distinti. Quando entrambe le registrazioni master sono state preservate, gli ingegneri contemporanei le hanno sincronizzate con successo per generare registrazioni stereo originarie di un'era precedente allo sviluppo della tecnologia di registrazione stereofonica intenzionale.
Nel 1925, l'ingegnere Heinrich Kluth-Nauen ideò uno "stereofono", un dispositivo in grado di generare un'impressione audio spaziale da un segnale monofonico attraverso l'applicazione di una differenza di fase di 180°.
Suono stereofonico contemporaneo
L'avvento della moderna tecnologia stereofonica è attribuito all'ingegnere britannico Alan Blumlein, che lavorò alla EMI negli anni '30. Blumlein si assicurò brevetti per dischi stereo, film stereo e sistemi audio surround. Un momento cruciale si verificò all'inizio del 1931 quando Blumlein e sua moglie andarono al cinema. I primi talkie utilizzavano tipicamente un singolo sistema di altoparlanti, risultando in un'esperienza uditiva disorientante in cui la voce di un attore poteva provenire da una posizione sullo schermo diversa rispetto alla sua presenza visiva. Secondo quanto riferito, Blumlein informò sua moglie di aver concepito un metodo per sincronizzare il suono con il movimento di un attore sullo schermo. Sebbene l'origine precisa di questi concetti rimanga poco chiara, li articolò a Isaac Shoenberg alla fine dell'estate 1931. Le prime note di Blumlein sull'argomento sono datate 25 settembre 1931. La sua domanda di brevetto, intitolata "Miglioramenti nei e relativi ai sistemi di trasmissione del suono, di registrazione e di riproduzione del suono", fu depositata il 14 dicembre 1931 e concessa il 14 giugno 1933, come Brevetto britannico numero 394.325. Questo brevetto completo comprendeva numerosi concetti stereofonici, alcuni dei quali sono ancora utilizzati oggi, mentre altri no. Tra le sue circa 70 affermazioni c'erano:
- Un circuito shuffle, progettato per mantenere l'effetto audio direzionale quando il suono catturato da una coppia di microfoni distanziati veniva riprodotto tramite cuffie stereo anziché altoparlanti;
- L'implementazione di una coppia coincidente di microfoni velocistici, posizionati con i loro assi ad angolo retto, configurazione ancora riconosciuta come coppia Blumlein;
- Il metodo per registrare due canali audio distinti all'interno di un singolo solco del disco, utilizzando le due pareti del solco orientate ad angolo retto tra loro e ad un angolo di 45 gradi rispetto all'asse verticale;
- Una testa specializzata per il taglio di dischi stereo;
- L'applicazione di trasformatori ibridi per la matrice tra segnali audio sinistro e destro, nonché segnali di somma e differenza;
Blumlein iniziò gli esperimenti binaurali nel 1933, producendo contemporaneamente i primi dischi stereo nello stesso anno. Ciò ha preceduto di venticinque anni l'adozione diffusa di questo metodo per i dischi fonografici stereo. Questi primi dischi utilizzavano le due pareti dei solchi, disposte ad angolo retto, per convogliare i due canali audio. Nel 1934, Blumlein utilizzò la sua tecnica di registrazione verticale-laterale per catturare la Sinfonia di Giove di Mozart, diretta da Sir Thomas Beecham, agli Abbey Road Studios di Londra. Uno sviluppo significativo per le applicazioni cinematografiche di questo sistema si estese fino al 1935. L'obiettivo fondamentale di Blumlein, sincronizzare il suono con il movimento di un attore sullo schermo, fu dimostrato con successo nei suoi brevi film di prova, in particolare "Trains at Hayes Station" (5 minuti e 11 secondi) e "The Walking & Talking Film".
Contemporaneamente negli Stati Uniti, Harvey Fletcher dei Bell Laboratories ha esplorato varie metodologie di registrazione e riproduzione stereofonica. Tra queste c'era la tecnica del muro del suono, che prevedeva l'impiego di un ampio array lineare fino a 80 microfoni davanti a un'orchestra. Ogni microfono trasmetteva il proprio segnale ad un altoparlante corrispondente, posizionato in modo identico all'interno di un distinto ambiente di ascolto. Nel marzo 1932 furono condotte diverse registrazioni di prova stereofoniche con Leopold Stokowski e la Philadelphia Orchestra all'Accademia di musica di Filadelfia. Queste registrazioni utilizzavano due microfoni collegati a due stili, che tagliavano solchi separati su un unico disco di cera. La prima registrazione stereo intenzionale sopravvissuta, realizzata il 12 marzo 1932, presenta Prometheus: Poem of Fire di Scriabin. Questa performance faceva parte di un programma di concerti tutto russo che includeva anche Pictures at an Exhibition di Mussorgsky nell'orchestrazione Ravel, parti del quale furono registrate anche in stereo.
Il 27 aprile 1933, i Bell Laboratories presentarono un sistema audio stereofonico a tre canali attraverso una trasmissione dal vivo della Philadelphia Orchestra da Filadelfia alla Constitution Hall di Washington, D.C., utilizzando più linee telefoniche di Classe A. Leopold Stokowski, il direttore abituale dell'orchestra, era presente nella Constitution Hall per gestire il mix sonoro. Cinque anni dopo questa dimostrazione, lo stesso sistema è stato adattato per la registrazione di film multicanale. Fu poi utilizzato per registrare Fantasia (1940) di Walt Disney dalla sala da concerto di Filadelfia agli impianti di registrazione dei Bell Labs nel New Jersey, un processo che Disney chiamò Fantasound.
Nel 1933, i Bell Labs presentarono il suono binaurale alla Fiera mondiale di Chicago. Per questa dimostrazione è stato utilizzato un manichino dotato di microfoni al posto delle orecchie, che trasmetteva i due segnali audio distinti su bande di stazioni AM separate.
Dimostrazione della Carnegie Hall
Il 9 e 10 aprile 1940, i Bell Laboratories condussero una dimostrazione alla Carnegie Hall, utilizzando tre sostanziali sistemi di altoparlanti. Il contenuto audio comprendeva selezioni registrate dalla Philadelphia Orchestra, guidata da Leopold Stokowski, originariamente previste ma alla fine escluse da Fantasia di Walt Disney. La sincronizzazione è stata ottenuta registrando tre colonne sonore di film su un'unica striscia di pellicola, con una quarta traccia dedicata alla regolazione dell'espansione del volume. Questo approccio era reso necessario dalle limitazioni della gamma dinamica inerenti alle pellicole cinematografiche ottiche di quell'epoca. Tuttavia, i meccanismi di compressione ed espansione del volume non erano del tutto automatizzati; sono stati invece progettati per facilitare il miglioramento manuale in studio, che prevedeva la regolazione artistica del volume complessivo e dei livelli relativi delle singole tracce. Leopold Stokowski, noto per il suo vivo interesse per la tecnologia di riproduzione del suono, ha contribuito personalmente al miglioramento del suono durante la dimostrazione.
I sistemi di altoparlanti hanno generato livelli sonori che hanno raggiunto i 100 decibel, lasciando il pubblico "incantato e, a volte, non poco terrorizzato". Sergei Rachmaninoff, che ha assistito alla manifestazione, l'ha descritta come "meravigliosa" ma "in qualche modo poco musicale a causa del volume". Ha specificamente osservato, riguardo a Pictures at an Exhibition, "Non sapevo cosa fosse finché non sono entrati nel pezzo. Troppo 'miglioramento', troppo Stokowski."
Era del cinema
Nel 1937, i Bell Laboratories di New York City, in collaborazione con Electrical Research Products, Inc., presentarono film stereofonici a due canali. Il direttore d'orchestra Leopold Stokowski ha nuovamente partecipato, utilizzando un sistema audio specializzato a nove tracce, presso l'Accademia di musica di Filadelfia durante la produzione del film della Universal Pictures del 1937, Cento uomini e una ragazza. Successivamente, queste tracce sono state mixate in un'unica traccia per la colonna sonora finale. Un anno dopo, la MGM adottò un sistema a tre tracce per registrare le selezioni musicali nelle colonne sonore dei film, espandendosi rapidamente a quattro tracce. Questa configurazione prevedeva una traccia per i dialoghi, due per la musica e una per gli effetti sonori. La prima registrazione a due tracce della MGM, "It Never Rains But What It Pours" di Judy Garland, fu realizzata il 21 giugno 1938 per il film Love Finds Andy Hardy, anche se alla fine fu pubblicata in mono.
Durante i primi anni '40, il compositore e direttore d'orchestra Alfred Newman supervisionò la costruzione di un palcoscenico attrezzato per la registrazione multicanale per gli studi della 20th Century Fox. Molteplici colonne sonore di questo periodo, mantenendo le loro componenti multicanale, sono state successivamente pubblicate su DVD. Esempi degni di nota includono How Green Was My Valley, Anna e il re del Siam, The Day the Earth Stood Still e Sun Valley Serenade. Quest'ultimo, insieme a Orchestra Wives, contiene le uniche registrazioni stereofoniche della Glenn Miller Orchestra dal suo apice durante l'era dello Swing.
Fantasuono
Walt Disney iniziò gli esperimenti con il suono multicanale all'inizio degli anni '30. Il primo film commerciale presentato con audio stereofonico è stato Fantasia di Walt Disney, uscito nel novembre 1940. Per questo film è stato sviluppato un processo sonoro specializzato noto come Fantasound. Similmente alle dimostrazioni alla Carnegie Hall condotte sei mesi prima, Fantasound ha utilizzato una striscia di pellicola distinta con quattro colonne sonore ottiche. Tre di queste tracce trasmettevano i canali audio sinistro, centrale e destro, mentre la quarta traccia conteneva tre toni che regolavano indipendentemente i livelli di volume degli altri tre. Nonostante il suo suono innovativo, il film non ha ottenuto il successo finanziario iniziale. Dopo due mesi di road show limitati in città selezionate, la sua colonna sonora è stata remixata in mono per una distribuzione più ampia. Il suono stereofonico non fu reintegrato nel film fino alla sua riedizione nel 1956.
Cinerama
Un film dimostrativo di Cinerama, This is Cinerama, creato da Lowell Thomas e Mike Todd, è stato presentato in anteprima il 30 settembre 1952. Questo formato widescreen utilizzava tre distinte pellicole cinematografiche da 35 mm, sincronizzate con una pellicola sonora separata a 26 fotogrammi al secondo. Il sistema proiettava un pannello immagine aggiuntivo a sinistra e a destra dello spettatore, ciascuno con un angolo di 45 gradi, completando il display anteriore e centrale standard.
Hazard E. Reeves ha sviluppato la tecnologia della colonna sonora audio Cinerama, che incorporava sette tracce sonore discrete su pellicola magnetica da 35 mm a rivestimento completo. Questo sistema comprendeva cinque canali primari posizionati dietro lo schermo, due canali surround situati nella parte posteriore dell'auditorium e una traccia di sincronizzazione progettata per collegare le quattro macchine di proiezione, che erano specificamente equipaggiate con servomotori aeronautici prodotti da Ampex.
L'avvento della registrazione su nastro magnetico multitraccia e su pellicola ha notevolmente semplificato gli aspetti tecnici per ottenere registrazioni multicanale sincronizzate ad alta fedeltà, nonostante i costi associati. All'inizio degli anni '50, i principali studi cinematografici adottarono universalmente la pellicola magnetica da 35 mm per il missaggio audio. Un numero considerevole di queste registrazioni originali da "singoli angoli" persiste, consentendo il remix contemporaneo delle colonne sonore in formati stereo o surround.
Nell'aprile 1953, mentre This is Cinerama rimase esclusivamente nelle sale di New York City, un pubblico cinematografico più ampio sperimentò per la prima volta il suono stereofonico attraverso House of Wax. Questa prima produzione 3-D, interpretata da Vincent Price e prodotta dalla Warner Bros., prevedeva un sistema audio unico chiamato WarnerPhonic. A differenza delle prevalenti pellicole stereo con stampa a rilascio magnetico a 4 tracce di quell'epoca, che utilizzavano quattro strette strisce magnetiche lungo la lunghezza della pellicola (sia all'interno che all'esterno dei fori della ruota dentata), WarnerPhonic utilizzava una pellicola magnetica completamente rivestita da 35 mm. Questo film conteneva le tracce audio per gli altoparlanti sinistro, centrale e destro ed era collegato con due proiettori del sistema Polaroid a doppia striscia. Un proiettore trasportava una traccia surround ottica monofonica, mentre l'altro forniva una traccia di backup monofonica in caso di emergenza.
Oltre a House of Wax, solo altri due film incorporavano il caratteristico sistema audio ibrido WarnerPhonic: la produzione 3-D The Charge at Feather River e Island in the Sky. Purtroppo, a partire dal 2012, si presume che le tracce magnetiche stereo di entrambi questi film siano state perse definitivamente. Inoltre, una parte significativa dei film in 3D di quel periodo utilizzava variazioni del suono magnetico a tre tracce, inclusi titoli come It Came from Outer Space, I, the Jury, The Stranger Wore a Gun, Inferno e Kiss Me, Kate, tra numerosi altri.
Widescreen
L'innovazione di Cinerama ha spinto l'industria cinematografica a sviluppare rapidamente sistemi widescreen più accessibili ed economici. Todd-AO, il sistema inaugurale, è stato concepito dal promotore di Broadway Michael Todd, con il sostegno finanziario di Rodgers e Hammerstein. Utilizzava un'unica pellicola da 70 mm, funzionante a 30 fotogrammi al secondo, con sei colonne sonore magnetiche per la presentazione cinematografica di Oklahoma!. Successivamente, i principali studi cinematografici di Hollywood introdussero rapidamente i loro formati proprietari, tra cui Camera 65 della MGM, VistaVision della Paramount Pictures e CinemaScope della Twentieth Century-Fox Film Corporation, l'ultimo dei quali incorporava fino a quattro colonne sonore magnetiche distinte.
VistaVision adottò un metodo semplificato ed economico per la riproduzione del suono stereofonico. Il suo sistema Perspecta utilizzava una traccia mono, ma era in grado di manipolare la direzione del suono, proiettando l'audio da sinistra, destra o simultaneamente da entrambi, utilizzando toni subaudio.
Grazie all'utilizzo di pellicole standard da 35 mm, CinemaScope e il suo sistema audio stereofonico potevano essere facilmente integrati nei cinema esistenti. CinemaScope 55, sviluppato dalla stessa entità, mirava a migliorare la chiarezza dell'immagine sullo schermo utilizzando un formato pellicola più grande (55 mm invece di 35 mm) e doveva essere dotato di stereo a sei tracce, un aggiornamento rispetto al sistema a quattro tracce. Tuttavia, la necessità di un nuovo proiettore appositamente costruito ha reso il CinemaScope 55 poco pratico. Di conseguenza, i due film prodotti utilizzando questo processo, Carousel e The King and I, furono infine distribuiti come copie ridotte CinemaScope da 35 mm. Come misura compensativa, la prima di Carousel utilizzava un rivestimento magnetico completo a sei tracce in un sistema di interblocco, e una riedizione del 1961 di The King and I presentava il film stampato a 70 mm con una colonna sonora a sei canali.
Infine, 50 set completi di proiettori combinati da 55/35 mm e riproduttori penthouse sono stati prodotti e forniti rispettivamente da Century e Ampex, mentre Western Electric ha fornito l'attrezzatura audio per le stampe release da 55 mm. La Sponable Collection presso gli archivi cinematografici e televisivi della Columbia University ospita diversi esempi di stampe sonore da 55 mm. Il proiettore Century da 55/35 mm, successivamente fuori produzione, si è evoluto nel proiettore Century JJ 70/35MM.
Todd-AO
A seguito di un'esperienza insoddisfacente con il sistema proprietario CinemaScope da 55 mm, Fox ha acquisito e successivamente riprogettato il sistema Todd-AO in un sistema aggiornato a 24 fotogrammi al secondo (fps). Questa revisione incorporava nuove fotocamere di produzione auto-blimpate da 65 mm (Mitchell BFC, "Blimped Fox Camera"), fotocamere MOS da 65 mm (Mitchell FC, "Fox Camera") e una vasta gamma di obiettivi Super Baltar. Questo sistema rivisto è stato inizialmente utilizzato per il Pacifico meridionale. Sebbene il formato Todd-AO sia rimasto accessibile ad altri studi, è diventato effettivamente il sistema principale della Fox per la creazione e la presentazione di film, sostituendo il sistema CinemaScope da 55 mm. Le versioni contemporanee in DVD dei due lungometraggi CinemaScope derivano dai loro negativi originali da 55 mm, spesso integrati dai distinti film da 35 mm per l'analisi comparativa.
Ritorna al suono mono
A partire dal 1957, i film registrati in stereo (esclusi quelli presentati in Cinerama o Todd-AO) includevano una traccia mono alternativa per accogliere le sale impreparate o non disposte a passare all'audio stereo. Successivamente, fino al 1975 circa, quando Dolby Stereo fece il suo debutto cinematografico, la maggior parte dei film, inclusi alcuni da cui furono prodotti album di colonne sonore stereofoniche, come Romeo e Giulietta di Zeffirelli, erano ancora distribuiti con audio mono. Lo stereo era prevalentemente riservato a musical ad alto budget come West Side Story, My Fair Lady e Camelot, o a produzioni epiche come Ben-Hur e Cleopatra. Inoltre, l'audio stereo è stato utilizzato per drammi fortemente dipendenti da effetti sonori o spartiti musicali, come esemplificato da Il Laureato.
Dolby Stereo
Il sistema Westrex Stereo ad area variabile è stato introdotto nel 1977 per Star Wars, offrendo la produzione stereo a un costo paragonabile alla produzione monofonica. Questo formato utilizza lo stesso registratore Western Electric/Westrex/Nuoptix RA-1231. Se combinato con la tecnologia di matrice quadrifonica QS, concessa in licenza a Dolby Labs da Sansui, il sistema può replicare i canali audio sinistro, centrale, destro e surround del sistema CinemaScope originale del 1953 utilizzando un'unica traccia ottica di larghezza standard. Questo progresso significativo, commercializzato come Dolby Stereo, ha infine esteso l'audio stereo ai film widescreen piatti (non anamorfici), che vengono generalmente proiettati con proporzioni di 1,75:1 o 1,85:1.
Proiezione da 70 mm
I registi hanno spesso sfruttato le sei colonne sonore magnetiche offerte dalle stampe cinematografiche da 70 mm. Le produzioni sono state girate in 65 mm o, per ragioni di efficienza economica, in 35 mm e successivamente ingrandite a 70 mm. In questi casi, le stampe da 70 mm ricevevano un mix stereo, mentre le stampe di riduzione da 35 mm venivano remixate per il suono monofonico.
Alcuni film originariamente girati in 35 mm, come Camelot, incorporavano un suono stereofonico a quattro tracce e successivamente venivano ingranditi a 70 mm per la presentazione su schermi di grandi dimensioni con audio stereofonico a sei tracce. Purtroppo, molte di queste presentazioni offrivano solo pseudo-stereo, impiegando una tecnica di panning a sei tracce alquanto artificiale. Una tecnica, chiamata in senso peggiorativo Columbia Spread, veniva spesso impiegata per sintetizzare i canali Centro Sinistro e Centro Destro combinando rispettivamente i segnali Sinistro e Centro e Destro e Centro. In alternativa, per effetti specifici, il suono può essere pannato su uno qualsiasi degli altoparlanti a cinque stadi utilizzando un pan pot con un ingresso e cinque uscite. Dolby, disapprovando questa pratica a causa del suo effetto dannoso sulla separazione dei canali, ha invece assegnato i canali centrale sinistro e centrale destro per LFE (effetti a bassa frequenza), utilizzando le unità dei bassi degli altoparlanti anteriori intermedi altrimenti superflui. Successivamente, la capacità inutilizzata delle alte frequenze di questi canali è stata riproposta per fornire un suono surround stereo, sostituendo il precedente surround mono.
Dolby Digital
Dolby Stereo è stato successivamente sostituito da Dolby Digital 5.1 nelle applicazioni cinematografiche. Questo sistema successivo ha mantenuto la configurazione a 5.1 canali del Dolby Stereo 70 mm. Più recentemente, con l'avvento del cinema digitale, Dolby Surround 7.1 e Dolby Atmos sono stati introdotti rispettivamente nel 2010 e nel 2012.
Audio e video domestici moderni
Il progresso del suono stereofonico è stato limitato sia dalle sfide tecniche legate alla registrazione e riproduzione sincrona di più canali audio, sia dalle complessità economiche e di marketing associate all'introduzione di nuovi mezzi e apparecchiature audio. Un sistema stereo in genere comportava costi fino al doppio di quelli di un sistema monofonico, principalmente a causa della necessità di doppi preamplificatori, amplificatori e configurazioni di altoparlanti. Inoltre, gli utenti avevano bisogno di un sintonizzatore stereo FM per convertire i registratori esistenti in modelli stereo e per dotare i loro fonografi di cartucce stereo. Durante le sue fasi nascenti, esisteva una notevole incertezza sul fatto che i consumatori avrebbero percepito la migliore qualità del suono come una giustificazione sufficiente per l'aumento dei costi.
Primi esperimenti su dischi stereofonici
Metodologie di registrazione laterale e verticale
Thomas Edison fu il pioniere della registrazione in formato hill-and-dale, o modulato verticalmente, su cilindri e dischi già nel 1877, mentre Berliner successivamente adottò un metodo di registrazione side-to-side, o laterale. Questi formati distinti si sono evoluti in modo indipendente fino alla fine degli anni '20, quando la registrazione su disco elettrico, utilizzando microfoni, ha sostituito la registrazione acustica, che richiedeva una vocalizzazione forzata in un dispositivo simile a un megafono invertito.
Contemporaneamente, la radio AM, affermata per circa un decennio, ha spinto le emittenti a cercare materiali superiori per i dischi fonografici e formati di registrazione più efficaci adatti alla trasmissione sui canali radio intrinsecamente stretti e rumorosi. Poiché le stazioni radio utilizzavano gli stessi dischi di gommalacca disponibili al pubblico, divenne evidente che, nonostante il passaggio ai sistemi di riproduzione elettrici da quelli acustici, il rumore superficiale su questi dischi avrebbe oscurato in modo significativo il contenuto musicale dopo solo un numero limitato di riproduzioni.
L'introduzione di acetato, bachelite e vinile, insieme alla produzione di trascrizioni di trasmissioni radiofoniche, ha fornito una soluzione a questo problema. In seguito allo sviluppo di queste mescole significativamente più silenziose, è stato osservato che i giradischi contemporanei, azionati da ruote folli in gomma, generavano un notevole rimbombo a bassa frequenza, esclusivamente all'interno del piano laterale. Di conseguenza, nonostante il piano di registrazione verticale offrisse intrinsecamente una fedeltà più elevata quando tutte le altre variabili erano costanti, è stata presa la decisione di registrare verticalmente su questi nuovi materiali. Questa scelta è stata guidata da due obiettivi principali: migliorare la fedeltà aggirando il rimbombo laterale e stabilire l'incompatibilità con i fonografi domestici, i cui sistemi di riproduzione solo laterale avrebbero reso silenziosi i dischi modulati verticalmente.
In seguito al perfezionamento della registrazione RPM per applicazioni cinematografiche nel 1927, la velocità di riproduzione delle trascrizioni dei programmi radiofonici è stato corrispondentemente ridotto. Questa modifica mirava a impedire la riproduzione di questi dischi su apparecchiature domestiche standard. Sebbene le dimensioni dello stilo siano rimaste coerenti con i record dei consumatori, misurando 3 mil (76 μm) o 2,7 mil (69 μm), il diametro del disco è stato ampliato da 12 pollici (30 cm) a 16 pollici (41 cm), rispecchiando le dimensioni utilizzate nei primi film sonori, introducendo così ulteriore incompatibilità. Di conseguenza, questi dischi sono stati resi non riproducibili su apparecchiature domestiche non solo a causa del formato di registrazione e della velocità incompatibili, ma anche perché le loro dimensioni fisiche ne impedivano l'inserimento su lettori consumer, una situazione vantaggiosa per i detentori dei diritti d'autore.
Alta fedeltà a due canali e approcci sperimentali alternativi
Durante gli anni '20, un formato sperimentale prevedeva la biforcazione del segnale audio nelle componenti dei bassi e degli acuti. Le frequenze alte sono state registrate su una traccia laterale dedicata posizionata vicino alla periferia del disco per mitigare la distorsione delle alte frequenze, mentre le frequenze basse sono state registrate verticalmente su una traccia separata per ridurre al minimo il rimbombo. Tuttavia, la complessità intrinseca di questo sistema limitava il tempo di riproduzione a superare solo leggermente quello di un singolo standard, anche quando si utilizzava una velocità di 33+§34§⁄§56§ giri al minuto su un disco da 12 pollici.
Un successivo esperimento fallito, condotto tra la fine degli anni '20 e l'inizio degli anni '30, prevedeva la registrazione del canale audio sinistro su un lato del disco. e il canale destro sul lato opposto. Questi dischi sono stati prodotti utilizzando torni gemelli sincronizzati di società cinematografiche, che supportavano sia la registrazione in senso antiorario che quella convenzionale in senso orario. Ogni disco master è stato sottoposto a un processo di placcatura separato, è stato allineato con precisione e quindi pressato. Il disco stereo a doppia faccia risultante è stato progettato per la riproduzione verticale, inizialmente all'interno di un sistema con due bracci montati su un unico supporto, uno di fronte all'altro. Una sfida significativa per questo sistema è stata mantenere la rotazione sincrona di entrambi i bracci.
Cinque anni dopo questo sviluppo, i Bell Labs condussero esperimenti con un sistema di registrazione laterale-verticale a due canali. In questa configurazione, il canale audio sinistro veniva registrato lateralmente, mentre il canale destro veniva registrato verticalmente, entrambi utilizzando un solco standard da 3 mil a 78 giri/min, che era più di tre volte più grande dello stilo dell'LP della fine del XX secolo. Questo sistema iniziale assegnava tutto il rimbombo a bassa frequenza al canale sinistro e tutta la distorsione ad alta frequenza al canale destro. Più di venticinque anni dopo, fu implementata una modifica: la testina di registrazione fu inclinata di 45 gradi verso destra, distribuendo così sia il rimbombo a bassa frequenza che la distorsione ad alta frequenza equamente su entrambi i canali, dando vita al contemporaneo sistema stereo 45/45.
Emory Cook
Nel 1952, Emory Cook (1913-2002), noto per il suo design innovativo della testina taglierina del disco con feedback che migliorava il trasferimento del suono dal nastro magnetico al vinile, adattò il suddetto sistema ad alta fedeltà a due canali per creare un disco binaurale. Questo formato innovativo prevedeva due canali distinti inscritti in due set di groove separati e adiacenti. Un set di scanalature si estendeva dal bordo esterno del disco al suo punto centrale, mentre l'altro iniziava nel punto centrale e terminava vicino all'etichetta. Cook ha utilizzato due solchi laterali, incorporando un crossover da 500 Hz all'interno della traccia interna per mitigare la bassa fedeltà intrinseca e la distorsione ad alta frequenza associati a quella sezione.
Ogni solco richiedeva una puntina e una cartuccia monofonica indipendenti, montate su un ramo dedicato del braccio, con ciascuna puntina successivamente collegata a un amplificatore e altoparlante separati. Inizialmente, questa configurazione serviva a mostrare le teste di taglio di Cook in una mostra audio di New York, piuttosto che a promuovere specificamente il processo di registrazione binaurale. Tuttavia, un successivo aumento della domanda di queste registrazioni e delle relative apparecchiature di riproduzione spinse la società di Cook, la Cook Records, ad avviare la produzione commerciale. Il catalogo di Cook comprendeva una vasta gamma di contenuti audio, dai paesaggi sonori ferroviari ai temporali. Nel 1953, circa 25 dischi stereo erano disponibili agli audiofili attraverso le offerte di Cook.
Registrazione su nastro magnetico
Le prime registrazioni stereo conosciute che utilizzavano la tecnologia del nastro magnetico ebbero origine in Germania all'inizio degli anni '40, utilizzando registratori Magnetophon. Furono prodotte circa 300 registrazioni sinfoniche, una parte significativa delle quali furono confiscate dall'Armata Rossa al termine della Seconda Guerra Mondiale. Queste registrazioni hanno mostrato una fedeltà relativamente alta, attribuita all'applicazione pionieristica del bias AC. Attualmente, si sa che solo due di queste registrazioni storiche persistono: un'interpretazione del 1944 della Sinfonia n. 8 di Anton Bruckner, diretta da Herbert von Karajan con l'Orchestre der Berliner Staatsoper, e una registrazione del 1944 o 1945 di Walter Gieseking che esegue il Concerto per pianoforte n. 5 di Beethoven, in particolare con il fuoco antiaereo udibile in sottofondo.
Negli Stati Uniti, la registrazione su nastro magnetico stereo fu dimostrata pubblicamente per la prima volta nel 1952 su nastro standard da 1/4 di pollice, utilizzando due set distinti di testine di registrazione e riproduzione configurate in una disposizione invertita e sfalsata. L'anno successivo, la Remington Records iniziò a registrare molte delle sue sessioni in stereo, comprese le esibizioni di Thor Johnson e della Cincinnati Symphony Orchestra.
In seguito a questi sviluppi nel 1952, furono intraprese ulteriori registrazioni stereo sperimentali presso gli RCA Victor Studios di New York City, con Leopold Stokowski insieme a un collettivo di musicisti di studio di New York. Nel febbraio 1954, l'etichetta registrò inoltre un'esecuzione dell'opera fondamentale di Berlioz, La Damnation of Faust, con la Boston Symphony Orchestra sotto la direzione di Charles Munch. Il notevole successo di questa registrazione ha successivamente stabilito la pratica di routine di condurre sessioni di registrazione in stereo.
Poco dopo, la RCA Victor ha documentato gli ultimi due concerti trasmessi dalla NBC Blue Network del famoso direttore d'orchestra Arturo Toscanini e della NBC Symphony Orchestra su nastro magnetico stereofonico. Nonostante ciò, queste registrazioni non furono mai pubblicate ufficialmente, sebbene siano state ampiamente diffuse su LP e CD non autorizzati per un lungo periodo. Nel Regno Unito, la Decca Records iniziò sessioni di registrazione stereo a metà del 1954. Allo stesso tempo, negli Stati Uniti, sia le etichette più piccole, tra cui Concertapes, Bel Canto e Westminster, sia le etichette più importanti come la RCA Victor, iniziarono a pubblicare registrazioni stereofoniche su nastro magnetico da bobina a bobina preregistrato a due tracce. Questi nastri stereo avevano un prezzo due o tre volte superiore al costo delle registrazioni mono, che in genere venivano vendute al dettaglio per circa $ 2,95-$ 3,95 per LP monofonico standard. Anche i nastri mono a due tracce, che richiedevano l'inversione manuale a metà della riproduzione e contenevano informazioni identiche agli LP mono, anche se senza rumori superficiali come crepitii e schiocchi, venivano venduti a $ 6,95.
Entro la metà degli anni '50, il suono stereofonico era diventato accessibile a un numero limitato di famiglie.
Introduzione dei dischi stereofonici
Nel novembre del 1957, la Audio Fidelity Records, un'etichetta più piccola, fu pioniera nell'uscita del primo disco stereofonico prodotto commercialmente. Sidney Frey, fondatore e presidente dell'azienda, ha incaricato gli ingegneri della Westrex, proprietari di uno dei due sistemi di taglio stereo concorrenti, di produrre un disco, anticipando così le etichette discografiche più grandi. Il primo lato mostrava i Duchi di Dixieland, mentre il secondo lato presentava la ferrovia e altri effetti sonori ambientali, progettati appositamente per immergere l'ascoltatore. Questo disco dimostrativo inaugurale ha debuttato pubblicamente il 13 dicembre 1957 al Times Auditorium di New York City. Sono state prodotte solo 500 copie di questa registrazione iniziale. Tre giorni dopo, Frey annunciò su Billboard Magazine un'offerta per distribuire una copia gratuita a qualsiasi professionista del settore che avesse presentato una richiesta su carta intestata aziendale. Questa iniziativa strategica ottenne una notevole pubblicità, costringendo i primi rivenditori di fonografi stereo a utilizzare Audio Fidelity Records per dimostrazioni di prodotti.
Contemporaneamente, nel dicembre 1957, Bel Canto Records, un'altra etichetta indipendente, pubblicò il proprio disco dimostrativo stereofonico, caratterizzato da vinile multicolore. Ciò ha fornito ai rivenditori di stereo un prodotto dimostrativo alternativo. I giradischi specializzati di accompagnamento, dotati di un piatto traslucido e retroilluminato per evidenziare sia il fascino visivo che la qualità audio, si sono rivelati molto efficaci per Bel Canto. Il catalogo dell'etichetta, che comprende jazz, musica easy listening e lounge, stampato sul suo caratteristico vinile blu caraibico, ottenne vendite robuste per tutto il 1958 e fino all'inizio del 1959.
Al momento del rilascio iniziale del disco dimostrativo stereofonico di Audio Fidelity, una cartuccia magnetica economicamente valida per la riproduzione non era disponibile sul mercato. In seguito all'introduzione di ulteriori dischi dimostrativi e dei repertori musicali associati, un catalizzatore significativo per l'adozione diffusa dei dischi stereo fu la sostanziale riduzione del prezzo delle cartucce stereo, sceso da $ 250 a $ 29,95 nel giugno 1958. I primi quattro dischi stereofonici prodotti in serie offerti ai consumatori furono lanciati nel marzo 1958: Johnny Puleo and his Harmonica Gang Volume 1 (AFSD 5830), Railroad – Sounds of a Vanishing Era (AFSD 5843), Lionel – Lionel Hampton e la sua orchestra (AFSD 5849) e Marciando insieme ai duchi di Dixieland Volume 3 (AFSD 5851). Entro la fine di marzo, la società aveva introdotto altri quattro LP stereo, insieme a diverse pubblicazioni del Bel Canto.
Mentre durante il decennio iniziale dello stereo su disco furono prodotti sia dischi LP monofonici che stereofonici, le principali etichette discografiche cessarono di pubblicare album monofonici nel 1968. Ciò di fatto limitò il formato mono a singoli a 45 giri, flexidisc e materiale promozionale radiofonico, che persistette fino a quando 1975. Questa transizione rappresentò un cambiamento relativamente brusco; nel 1966, le etichette discografiche avevano in gran parte interrotto la differenza di prezzo di 1 dollaro per gli LP monofonici per disincentivare le loro vendite. Inoltre, anche nel 1967, le vendite di LP stereo costituivano solo il 38,6% del volume totale del settore, nettamente oscurate dalle vendite mono.
Applicazioni di trasmissione
Trasmissione radio
Esperimenti pionieristici
Il metodo iniziale per la radio stereo, allora spesso chiamato binaurale, prevedeva l'utilizzo di due trasmissioni distinte per trasmettere i canali audio sinistro e destro in modo indipendente. Ciò richiedeva che gli ascoltatori utilizzassero due ricevitori separati per percepire l'effetto stereofonico. Nel 1924, Franklin M. Doolittle ottenne il brevetto statunitense 1.513.973 per la sua innovazione nell'utilizzo di doppie trasmissioni radio per ottenere la ricezione stereo. Durante lo stesso anno, Doolittle iniziò una sequenza di trasmissioni sperimentali della durata di un anno dalla sua stazione di trasmissione a onde medie, WPAJ a New Haven, nel Connecticut, che ricevette l'autorizzazione temporanea per utilizzare simultaneamente un secondo trasmettitore. L'audio per i canali sinistro e destro è stato inviato ai due trasmettitori tramite doppi microfoni, posizionati a circa 7 pollici (18 cm) di distanza per simulare la distanza interaurale. Alla fine Doolittle concluse questi esperimenti principalmente a causa della scarsità di frequenze disponibili all'interno dell'affollata banda di trasmissione AM, che rendeva poco pratico per le stazioni occupare due frequenze, e perché il funzionamento di due ricevitori radio si rivelò complicato e costoso per i consumatori.
Nel 1925, i rapporti indicavano che a Berlino erano state condotte ulteriori trasmissioni stereo sperimentali, utilizzando nuovamente due trasmissioni in onde medie. Nel dicembre dello stesso anno, la stazione a onde lunghe della BBC, 5XX a Daventry, Northamptonshire, partecipò alla prima trasmissione stereo britannica. Questo evento prevedeva un concerto da Manchester, diretto da Sir Hamilton Harty, con 5XX che trasmetteva il canale destro a livello nazionale e le stazioni locali della BBC che trasmettevano il canale sinistro tramite onde medie. La BBC replicò questo esperimento nel 1926, impiegando 2LO a Londra e 5XX a Daventry. Successivamente, il 12 giugno 1946, in Olanda ebbe luogo una trasmissione sperimentale comparabile che coinvolse due stazioni, sebbene si credesse erroneamente che fosse la prima del suo genere in Europa e potenzialmente a livello globale.
L'anno 1952 segnò una rinascita di interesse per le trasmissioni stereo negli Stati Uniti, principalmente guidata dall'emergere delle registrazioni su nastro a due canali. Questi primi sforzi continuarono a fare affidamento su due stazioni distinte per i due canali audio. Mentre il regolamento sul duopolio della Federal Communications Commission (FCC) limitava i proprietari delle stazioni a una singola stazione AM per mercato, molti operatori possedevano stazioni FM in comproprietà. Di conseguenza, la maggior parte di queste trasmissioni sperimentali prevedeva l'accoppiamento di stazioni AM e FM. Esempi degni di nota includono una trasmissione sperimentale di KOMO e KOMO-FM a Seattle, Washington, il 18 maggio. Quattro giorni dopo, la stazione radio AM di Chicago WGN e la sua stazione FM affiliata, WGNB, hanno collaborato a una dimostrazione stereofonica di un'ora. Il 23 ottobre 1952, WGMS-FM e WASH, due stazioni FM a Washington, DC, condussero la propria dimostrazione. Più tardi quel mese, il WQXR di New York City, in collaborazione con WQXR-FM, lanciò la sua trasmissione stereofonica inaugurale, che fu successivamente trasmessa a WDRC e WDRC-FM. Nel 1954, WQXR era passato alla trasmissione di tutti i suoi programmi musicali dal vivo in audio stereofonico, utilizzando le sue stazioni AM e FM per i doppi canali audio. Inoltre, il Rensselaer Polytechnic Institute iniziò una serie settimanale di trasmissioni stereofoniche dal vivo nel novembre 1952, utilizzando due stazioni AM: WHAZ e una stazione di corrente portante locale a bassissima potenza, limitando così l'area di ascolto stereo al campus universitario.
I rinnovati esperimenti che coinvolgono doppi trasmettitori ottennero solo un successo limitato. Ciò era dovuto principalmente alla continua necessità di due ricevitori separati e alla disparità intrinseca nella qualità del suono quando si accoppiano le trasmissioni AM e FM, con i segnali AM che in genere mostrano una fedeltà significativamente inferiore rispetto a FM.
Standard di trasmissione FM
Il sistema stereo a tono pilota Zenith-GE è stato ampiamente adottato dalle stazioni di trasmissione FM in tutto il mondo.
Infine, è stato stabilito che la larghezza di banda assegnata alle singole stazioni FM possedeva una capacità sufficiente per facilitare le trasmissioni stereo da un singolo trasmettitore. Negli Stati Uniti, la Federal Communications Commission (FCC) ha supervisionato le valutazioni comparative di sei standard FM proposti, condotte dal National Stereophonic Radio Committee. Queste valutazioni ebbero luogo presso il KDKA-FM di Pittsburgh, in Pennsylvania, tra luglio e agosto 1960. Nell'aprile 1961, la FCC adottò formalmente gli standard tecnici per la FM stereofonica, attingendo prevalentemente da una proposta presentata da Zenith-General Electric. Le regolari trasmissioni radiofoniche FM stereofoniche con licenza negli Stati Uniti dovevano iniziare il 1 giugno 1961. A mezzanotte nei rispettivi fusi orari di quella data, WGFM (General Electric) a Schenectady, New York, WEFM (Zenith) a Chicago e KMLA a Los Angeles divennero le prime tre stazioni a trasmettere secondo i nuovi standard stereo.
In seguito alle trasmissioni stereo FM sperimentali condotte nell'area di Londra nel 1958 e al sabato regolare trasmissioni dimostrative mattutine che utilizzavano l'audio televisivo e la radio a onde medie (AM) per l'audio a doppio canale, la BBC iniziò le sue prime trasmissioni regolari utilizzando un segnale stereo FM sulla rete del terzo programma della BBC il 28 agosto 1962.
In Svezia, Televerket sviluppò un sistema di trasmissione stereo alternativo, denominato Compander System. Questo sistema offriva un elevato grado di separazione dei canali e possedeva la capacità di trasmettere due segnali mono distinti, che potevano essere utilizzati per applicazioni come l'insegnamento simultaneo della lingua. Tuttavia, la diffusa disponibilità di sintonizzatori e ricevitori compatibili con il sistema del tono pilota, che consente agli ascoltatori della Svezia meridionale di accedere a trasmissioni come la radio danese, ha influenzato la decisione finale. Di conseguenza, nel 1977, Televerket in Svezia scelse infine di adottare il sistema del tono pilota per le trasmissioni stereo.
Standard di trasmissione AM
Le trasmissioni stereo AM sono rare, principalmente a causa della fedeltà audio limitata del formato e della disponibilità limitata di ricevitori compatibili. Esistono più schemi di modulazione per lo stereo AM, con C-QUAM di Motorola che è lo standard più riconosciuto e adottato ufficialmente nella maggior parte delle regioni che offrono trasmissioni stereo AM. Sebbene la radio HD digitale sia stata implementata sperimentalmente per AM, consentendo la trasmissione del suono stereo, la sua incompatibilità con C-QUAM e altri problemi di interferenza ne hanno impedito l'adozione diffusa sulla banda AM.
Televisione
L'11 dicembre 1952, una trasmissione televisiva a circuito chiuso di Carmen dalla Metropolitan Opera House di New York City a 31 teatri negli Stati Uniti presentava un sistema audio stereofonico sviluppato dalla RCA. Durante la stagione 1958-59, gli episodi iniziali di The Plymouth Show (noto anche come The Lawrence Welk Show) sulla rete ABC furono trasmessi con audio stereofonico in 75 mercati mediatici, utilizzando un canale audio tramite la televisione e l'altro attraverso la rete radiofonica ABC. Allo stesso modo, il 21 ottobre 1958, la NBC Television e la NBC Radio Network fornirono l'audio stereo per due segmenti di tre minuti di The George Gobel Show. Successivamente, il 30 gennaio 1959, Walt Disney Presents della ABC trasmise La storia di Peter Tchaikovsky, che includeva estratti dal recente film d'animazione della Disney, La bella addormentata, utilizzando stazioni AM e FM affiliate alla ABC per i distinti canali audio sinistro e destro.
Dopo l'introduzione delle trasmissioni stereo FM nel 1962, un numero limitato di i programmi televisivi incentrati sulla musica adottavano l'audio stereo attraverso un metodo noto come simulcasting, in cui la componente audio veniva trasmessa tramite una stazione stereo FM locale. Durante gli anni '60 e '70, queste trasmissioni richiedevano tipicamente la sincronizzazione manuale con una registrazione su nastro da bobina a bobina inviata alla stazione FM, a meno che la performance non fosse di provenienza locale. Negli anni '80, l'avvento della trasmissione via satellite sia per i contenuti televisivi che per quelli radiofonici ha eliminato questo processo di sincronizzazione ad alta intensità di lavoro. In particolare, Friday Night Videos sulla NBC ha rappresentato uno degli ultimi esempi di tale programmazione in simulcast.
La BBC ha utilizzato ampiamente il simulcast dal 1974 al 1990 circa. Il simulcast inaugurale è avvenuto nel 1974, con una registrazione del London Rainbow Concert di Van Morrison trasmesso contemporaneamente su BBC2 TV e Radio 2. Successivamente, questa tecnica è stata applicata a numerosi altri programmi musicali dal vivo e registrati, come i concerti annuali della BBC Promenade e l'Eurovision Song Contest. La successiva introduzione dell'audio stereo NICAM per la televisione ha reso obsoleto questo metodo di trasmissione in simulcast.
I sistemi televisivi via cavo hanno utilizzato la trasmissione in simulcast per diversi anni per fornire la programmazione stereo. Movie Channel è stato tra i pionieri delle stazioni stereo via cavo, ma MTV è emerso come il canale televisivo via cavo più influente nel rendere popolare l'uso della trasmissione in simulcast stereo.
La televisione giapponese ha avviato le trasmissioni stereo nel 1978, con trasmissioni regolari di audio stereo a partire dal 1982. Nel 1984, circa il 12% della programmazione, pari a circa 14-15 ore settimanali per stazione, veniva trasmesso in stereo. Allo stesso tempo, la seconda rete televisiva della Germania occidentale, ZDF, iniziò a fornire programmi stereo nello stesso anno.
Nel 1979, The New York Times riferì che, secondo i dirigenti ingegneristici impegnati nell'iniziativa, l'impulso principale per la ricerca da parte dell'industria televisiva di standard audio ad alta fedeltà era il rapido progresso delle nuove tecnologie televisive, in particolare quelle che pongono una sfida alla trasmissione televisiva tradizionale, come il videodisco.
Nei sistemi televisivi analogici (PAL e NTSC), vengono utilizzati diversi schemi di modulazione a livello globale per trasmettere più canali audio. Questi schemi occasionalmente facilitano la fornitura di due canali audio monofonici in lingue diverse, piuttosto che un segnale stereo. Il suono televisivo multicanale predomina nelle Americhe. NICAM vede un ampio utilizzo in tutta Europa, ad eccezione della Germania, dove è implementato Zweikanalton. Il Giappone utilizza il sistema di sottoportanti FM/FM EIAJ. Per la televisione digitale, i flussi audio MP2 sono comunemente integrati nei flussi di programmi MPEG-2. Dolby Digital funge da standard audio per la televisione digitale nel Nord America, supportando da uno a sei canali distinti.
Multichannel Television Sound (MTS) rappresenta il meccanismo di codifica per l'integrazione di tre canali audio supplementari in una portante audio in formato NTSC. Nel 1984, la Federal Communications Commission (FCC) designò MTS come standard statunitense per la trasmissione televisiva stereo. Sporadiche trasmissioni in rete di audio stereo iniziarono sulla NBC il 26 luglio 1984, con The Tonight Show Starring Johnny Carson; tuttavia, a quel tempo, solo WNBC-TV, la stazione di punta della rete a New York City, possedeva capacità di trasmissione stereo. La trasmissione regolare di programmi stereo è iniziata nel 1985, seguita successivamente dalla ABC e dalla CBS rispettivamente nel 1986 e nel 1987.
Metodologie di registrazione audio
Tecnica A-B: stereofonia al momento dell'arrivo
La tecnica A-B utilizza una coppia di microfoni omnidirezionali posizionati ad una specifica separazione ed equidistanti dalla sorgente sonora. Questa metodologia cattura principalmente segnali stereo del tempo di arrivo, insieme ad alcuni dati differenziali di livello, in particolare se distribuiti in prossimità della sorgente. Con una distanza di circa 60 cm (24 pollici) tra i microfoni, la differenza nel tempo di arrivo di un segnale che raggiunge il primo microfono e poi il secondo dal lato è di circa 1,75 ms. Aumentando la distanza tra i microfoni si riduce efficacemente l’angolo di ripresa. Con una separazione di 70 cm (28 pollici), questa configurazione si avvicina all'angolo di ripresa caratteristico della configurazione ORTF quasi coincidente.
Questa metodologia può introdurre problemi di coerenza di fase quando il segnale stereo viene downmixato in un formato monofonico.
Tecnica X-Y: stereofonia dell'intensità
In questa configurazione, due microfoni direzionali sono posizionati in modo coincidente, generalmente orientati con un angolo compreso tra 90° e 135° l'uno rispetto all'altro. L'effetto stereo è generato dalle disparità nei livelli di pressione sonora tra i due microfoni. A causa dell’assenza di significative discrepanze di tempo di arrivo o di fase, la caratteristica sonora delle registrazioni X-Y mostra una percezione ridotta della spazialità e della profondità rispetto alle registrazioni che utilizzano una configurazione A-B. Quando vengono utilizzati due microfoni a forma di otto, posizionati a ±45° rispetto alla sorgente sonora, la disposizione X-Y viene definita coppia Blumlein.
Tecnica M/S: stereofonia medio/laterale
Questa tecnica coincidente utilizza un microfono bidirezionale orientato lateralmente e un secondo microfono posizionato ad un angolo di 90°, diretto verso la sorgente sonora. Il secondo microfono è tipicamente una variante cardioide, sebbene Alan Blumlein abbia delineato l'applicazione di un trasduttore omnidirezionale nel suo brevetto originale.
I canali sinistro e destro sono generati tramite un semplice processo di matrice: sinistro = medio + lato; right = mid - side (utilizzando una versione con polarità invertita del segnale laterale). Questa configurazione produce un segnale che mostra una completa compatibilità monofonica. Inoltre, se i segnali medi e laterali vengono registrati in modo indipendente (anziché i canali sinistro e destro a matrice), l'ampiezza stereo può essere regolata post-registrazione modificando l'ampiezza del segnale laterale. Un'ampiezza maggiore produce un campo stereo percepito più ampio, potenzialmente superiore alla separazione fisica degli altoparlanti, il che rende questa tecnica particolarmente vantaggiosa per i progetti basati su film.
Se la tecnica mid/side viene integrata all'interno di un'unità microfonica stereo autonoma che emette esclusivamente i canali stereo sinistro e destro risultanti, i segnali mid e side originali possono essere ricostruiti, consentendo così le suddette regolazioni di post-elaborazione. Il segnale medio viene recuperato sommando i segnali sinistro e destro, in cui le componenti laterali in fase e antifase si annullano, producendo un vero segnale monofonico. Il segnale laterale viene recuperato sottraendo il segnale destro da quello sinistro, in quanto il segnale medio, essendo presente in entrambi i canali, di conseguenza si annulla, isolando la componente laterale.
Tecnica quasi-coincidente: stereofonia mista
Altre metodologie integrano i principi delle configurazioni microfoniche A-B (coppia distanziata) e X-Y (coppia coincidente). Ad esempio, la tecnica stereo ORTF, sviluppata dall'Office de Radiodiffusion Télévision Française, impiega due microfoni cardioidi posizionati a 17 cm di distanza l'uno dall'altro con una separazione angolare di 110°, ottenendo un angolo di ripresa stereofonica di 96°. Allo stesso modo, la tecnica stereo NOS, originaria della Nederlandse Omroep Stichting, utilizza un angolo di 90° tra i microfoni e una spaziatura di 30 cm, catturando così sia le informazioni stereo basate sul tempo di arrivo che sul livello. È interessante notare che tutti gli array di microfoni distanziati e le tecniche quasi coincidenti incorporano una spaziatura minima di 17 cm, che si avvicina alla distanza interaurale delle orecchie umane e di conseguenza fornisce una differenza temporale interaurale comparabile. Sebbene queste registrazioni siano generalmente ottimizzate per la riproduzione tramite altoparlanti stereo, la loro riproduzione tramite le cuffie può fornire risultati straordinariamente efficaci.
Pseudo-stereo
Durante il restauro o la rimasterizzazione di registrazioni monofoniche, sono state impiegate varie tecniche, tra cui pseudo-stereo, quasi-stereo o stereo ricanalizzato, per simulare una registrazione stereo originale. Storicamente, questi metodi si basavano su implementazioni hardware (ad esempio, sistemi Duophonic), ma approcci più contemporanei coinvolgono software o soluzioni ibride hardware-software. Multitrack Studio, ad esempio, utilizza filtri specializzati per generare un effetto pseudo-stereo: un filtro shelve dirige le frequenze più basse al canale sinistro e le frequenze più alte a destra, mentre un filtro a pettine introduce un ritardo sottile, appena percettibile nella temporizzazione del segnale tra i due canali, contribuendo a un effetto di ampliamento del palcoscenico monofonico originale.
Tecniche stereo artificiali sono state implementate per migliorare l'esperienza uditiva delle registrazioni monofoniche o per migliorare la loro commerciabilità in contesti in cui lo stereo è il formato previsto. Tuttavia, alcuni critici hanno espresso riserve riguardo all'applicazione di queste metodologie.
Registrazione binaurale
Gli ingegneri dell'audio distinguono tra registrazione binaurale e stereofonica, dove la registrazione binaurale è concettualmente analoga alla fotografia stereoscopica. Il processo di registrazione binaurale prevede il posizionamento di una coppia di microfoni all’interno di un modello meticolosamente realizzato di una testa umana, completo di orecchie esterne e canali uditivi, posizionando ciascun microfono esattamente dove si troverebbe il timpano. La riproduzione successiva avviene tramite cuffie standard, garantendo che ciascun canale venga presentato in modo indipendente, privo di mixaggio o diafonia. Questa configurazione fornisce a ciascuno dei timpani dell'ascoltatore una replica precisa del segnale uditivo che sarebbe stato percepito nel luogo di registrazione, duplicando così accuratamente l'esperienza uditiva spaziale di essere presenti nella posizione della testa del modello. A causa dell’inconveniente pratico associato all’uso delle cuffie, le autentiche registrazioni binaurali sono rimaste in gran parte confinate alla ricerca di laboratorio e agli interessi di nicchia degli audiofili. Tuttavia, l'ascolto binaurale con gli altoparlanti è ottenibile attraverso la tecnologia Ambiophonics.
Numerosi primi nastri stereo a due tracce reel-to-reel e diversi formati di dischi stereo sperimentali dei primi anni '50 furono commercializzati con la designazione "binaurale". Tuttavia, si trattava fondamentalmente di variazioni delle tecniche di registrazione stereo standard o mono a due tracce, spesso con una voce solista o uno strumento isolato su un canale e l'orchestra di accompagnamento sull'altro.
Riproduzione
Il suono stereofonico mira a generare un senso illusorio di posizione spaziale per varie fonti sonore, come voci e strumenti, all'interno della registrazione originale. L'obiettivo principale di un ingegnere del suono è tipicamente quello di costruire un'immagine stereo che trasmetta informazioni precise sulla localizzazione. Quando una registrazione stereofonica viene riprodotta attraverso sistemi di altoparlanti, anziché tramite cuffie, ciascun orecchio percepisce inevitabilmente il suono da entrambi gli altoparlanti. Per contrastare questo mix intrinseco e ottenere la separazione strumentale desiderata, gli ingegneri del suono utilizzano spesso più microfoni e successivamente mixano i loro segnali su due tracce, spesso esagerando la separazione.
La percezione del suono stereofonico spesso enfatizza la localizzazione spaziale dei singoli strumenti; tuttavia, questa fedeltà è ottenibile solo all'interno di sistemi meticolosamente progettati e installati che tengano conto del posizionamento preciso dei diffusori e dell'acustica della stanza. Al contrario, numerosi dispositivi di riproduzione consumer, come le unità boombox integrate, spesso non hanno la capacità di riprodurre un'immagine stereo accurata. Durante la sua commercializzazione iniziale alla fine degli anni '50 e '60, il suono stereofonico fu promosso in quanto offriva un'esperienza uditiva "più ricca" o "piena" rispetto al suono monofonico. Tuttavia, tali affermazioni rimangono altamente soggettive e dipendono dalla qualità dell'apparecchiatura di riproduzione. Infatti, un audio stereofonico registrato male o riprodotto in modo inadeguato può produrre un’esperienza di ascolto inferiore rispetto al suono monofonico ben prodotto. Nonostante questi avvertimenti, numerose case discografiche hanno pubblicato dischi "dimostrativi" stereo per facilitarne la promozione. Queste registrazioni in genere fornivano indicazioni sulla configurazione del sistema stereo, sul bilanciamento degli altoparlanti e presentavano varie registrazioni ambientali progettate per mostrare l'effetto stereo. La riproduzione ottimale delle registrazioni stereo richiede l'uso di due altoparlanti identici posizionati equidistanti da e direttamente davanti all'ascoltatore, con l'ascoltatore situato sull'asse centrale tra gli altoparlanti. Questa configurazione forma effettivamente un triangolo equilatero, con l'angolo tra i diffusori, dal punto di vista dell'ascoltatore, di circa 60 gradi. I sistemi di altoparlanti multicanale ad alta fedeltà, che comprendono sia configurazioni a due canali che più avanzate, forniscono costantemente istruzioni dettagliate per ottimizzare gli angoli e le distanze degli altoparlanti rispetto alla posizione di ascolto, spesso derivate da test approfonditi sulla progettazione del sistema specifico, per massimizzare l'effetto uditivo desiderato.
Dischi in vinile
Nonostante la registrazione stereo della Decca dell'esecuzione di Antar di Ernest Ansermet nel maggio 1954, l'uscita commerciale degli LP stereo non avvenne per altri quattro anni. Nel 1958 divenne disponibile la serie iniziale di dischi in vinile stereo a due canali prodotti in serie, lanciati da Audio Fidelity negli Stati Uniti e Pye in Gran Bretagna. Questi utilizzavano il sistema a scanalatura singola Westrex "45/45". Mentre una registrazione su disco monofonico comporta solo il movimento orizzontale dello stilo durante la riproduzione, i dischi stereo richiedono un movimento dello stilo sia verticale che orizzontale. Un sistema ipotetico avrebbe potuto comportare la registrazione laterale del canale sinistro, simile alle registrazioni monofoniche, e le informazioni del canale destro tramite una modulazione verticale "collina e valle". Tuttavia, tali proposte non sono state implementate a causa della loro intrinseca incompatibilità con i design consolidati dei pickup fono.
All'interno del sistema Westrex, ciascun canale audio aziona la testa di taglio con un angolo di 45 gradi rispetto all'asse verticale. Durante la riproduzione, il segnale composito viene rilevato da una bobina del canale sinistro posizionata diagonalmente opposta alla parete interna del solco e da una bobina del canale destro situata diagonalmente opposta alla parete esterna. Il progetto Westrex incorporava una disposizione per invertire la polarità di un canale, garantendo così che uno spostamento significativo della scanalatura avvenisse prevalentemente sul piano orizzontale piuttosto che su quello verticale. Lo spostamento verticale richiederebbe sostanziali escursioni su e giù, aumentando la probabilità che la cartuccia salti durante i passaggi con ampiezza elevata.
Vettoriale, il movimento composito dello stilo rappresenta la somma e la differenza dei due canali stereo. Nello specifico, tutti i movimenti orizzontali dello stilo trasmettono il segnale di somma L+R, mentre il movimento verticale dello stilo trasmette il segnale di differenza L−R. Un vantaggio chiave del sistema 45/45 è la sua maggiore compatibilità con le tecnologie di registrazione e riproduzione monofoniche esistenti.
Sebbene una cartuccia monofonica sia tecnicamente in grado di riprodurre una miscela uguale di canali stereo sinistro e destro, anziché isolare un singolo canale, questa pratica è stata fortemente scoraggiata durante il periodo nascente dell'audio stereo. Le ragioni principali erano la dimensione dello stilo più grande delle cartucce monofoniche (1,0 mil o 25 micrometri, rispetto a 0,7 mil o 18 micrometri per gli stili stereo) e l'assenza di conformità verticale nelle cartucce mono prodotte durante il primo decennio di esistenza dello stereo. Queste caratteristiche farebbero penetrare eccessivamente la puntina monofonica danneggiando il solco stereo, rendendolo inutilizzabile per la successiva riproduzione con testine stereo. Di conseguenza, i dischi in vinile stereo pubblicati tra il 1958 e il 1964 recavano spesso un avvertimento ben visibile: "GIOCA SOLO CON CARTUCCIA STEREO E PUNTA".
Al contrario, una cartuccia stereo offre il vantaggio di riprodurre registrazioni monofoniche senza causare danni a nessun tipo di disco, anche dalla riproduzione iniziale. Riproduce i solchi laterali delle registrazioni monofoniche equamente su entrambi i canali, invece che attraverso un singolo canale. Questa configurazione produce un suono più bilanciato, poiché entrambi i canali mostrano una fedeltà equivalente, in contrasto con i sistemi che offrono un canale registrato lateralmente ad alta fedeltà e un canale registrato verticalmente a fedeltà inferiore. Di conseguenza, questo metodo può raggiungere una fedeltà superiore perché il segnale differenza possiede tipicamente una bassa potenza, rendendolo meno suscettibile alla distorsione intrinseca caratteristica delle tecniche di registrazione colline e valli.
Inoltre, il rumore superficiale è spesso più pronunciato nel canale verticale. Di conseguenza, un disco monofonico riprodotto su un sistema stereo può mostrare un'usura maggiore rispetto alla sua controparte stereo e fornire comunque un'esperienza di ascolto accettabile.
Mentre Alan Blumlein della EMI concepì questo sistema nel 1931 e ne ottenne un brevetto nel Regno Unito durante lo stesso anno, l'inventore non lo ridusse alla pratica, un prerequisito per brevettarlo negli Stati Uniti e in altre giurisdizioni in quel periodo. La morte di Blumlein in un incidente aereo durante la seconda guerra mondiale, mentre testava l'attrezzatura radar, gli impedì di implementare il sistema sia attraverso metodi di registrazione che di riproduzione. La EMI produsse i primi dischi di prova stereo utilizzando questo sistema nel 1933; tuttavia, l'applicazione commerciale non avvenne fino a 25 anni dopo, intrapresa da un'entità diversa, la divisione Westrex di Litton Industries Inc., succeduta alla Western Electric Company, e commercializzata con il nome StereoDisk. Il suono stereofonico offre un'esperienza uditiva più naturale riproducendo, almeno parzialmente, la localizzazione spaziale delle sorgenti sonore.
Durante gli anni '60, un metodo prevalente prevedeva la creazione di interpretazioni stereo di musica da nastri master monofonici, tipicamente etichettati come stereo "rielaborati elettronicamente" o "migliorati elettronicamente" negli elenchi delle tracce. Queste versioni sono state prodotte utilizzando diverse tecniche di elaborazione volte a isolare elementi audio distinti, spesso risultando in artefatti distinguibili e indesiderabili, comunemente descritti come un suono "fasico". Tuttavia, con la crescente disponibilità della registrazione multicanale, il processo di masterizzazione o rimasterizzazione di registrazioni stereo più autentiche da nastri master multitraccia archiviati è diventato progressivamente più semplice.
Compact Disc
Le specifiche del Red Book per i Compact Disc incorporano intrinsecamente due canali; di conseguenza, una registrazione monofonica su un CD presenterà un canale vuoto o duplicherà lo stesso segnale su entrambi i canali.
Utilizzo comune
Colloquialmente, un sistema stereo si riferisce ad un apparecchio di riproduzione del suono a due canali e una registrazione stereo denota un'acquisizione audio a due canali. Questa nomenclatura porta spesso ad ambiguità, dato che i sistemi home theater che impiegano cinque o più canali non sono comunemente definiti stereo ma piuttosto surround.
La maggior parte delle registrazioni multicanale sono considerate stereofoniche principalmente perché sono "mix" stereo derivati da una raccolta di registrazioni monofoniche e/o autenticamente stereofoniche. La musica popolare contemporanea, in particolare, viene generalmente catturata utilizzando tecniche di microfonazione ravvicinata che separano artificialmente i segnali audio in più tracce. Queste singole tracce, potenzialmente a centinaia, vengono successivamente "mixate" in una registrazione a due canali. Gli ingegneri del suono posizionano ciascuna traccia all'interno dell'"immagine" stereo attraverso diverse tecniche, che vanno da metodi rudimentali come i controlli di panoramica sinistra-destra ad approcci più avanzati ampiamente basati sulla ricerca psicoacustica, tra cui l'equalizzazione dei canali, l'elaborazione mid-side e l'applicazione del ritardo per sfruttare l'effetto di precedenza. Il prodotto risultante spesso mostra una correlazione minima o nulla con l'effettiva disposizione fisica e spaziale dei musicisti durante la performance originale; infatti, è comune che tracce distinte di una singola composizione vengano registrate in tempi diversi, a volte in studi diversi, prima di essere consolidate in una registrazione finale a due canali per la distribuzione commerciale.
Le registrazioni di musica classica rappresentano un'eccezione significativa a questa pratica. Queste registrazioni vengono generalmente prodotte senza successive sovraincisioni, a differenza della musica popolare, preservando così le autentiche relazioni fisiche e spaziali dei musicisti mentre si esibivano.
Saldo
Nel contesto della riproduzione audio stereo, il bilanciamento si riferisce al livello relativo del segnale di ciascun canale. Un controllo di bilanciamento standard, quando centrato, applica 0 dB di guadagno a entrambi i canali; tuttavia, la regolazione del controllo in genere attenua un canale mantenendo l'altro a 0 dB.
Fenomeni acustici volti a creare la percezione del suono proveniente da varie direzioni spaziali.
- Effetto audio 3D
- Una configurazione comune per i sistemi audio surround, con cinque canali audio primari e un canale per gli effetti a bassa frequenza.
- Il processo di determinazione dell'origine di una sorgente sonora.
- Ambisonics: una tecnica audio spaziale completa che estende la codifica stereo mid-side (MS) a tre dimensioni.
- Codifica congiunta: un metodo per combinare più canali di informazioni analoghe per facilitare una compressione dei dati più efficiente.
- Localizzazione del suono: il meccanismo biologico mediante il quale gli organismi rilevano l'origine spaziale dei suoni.
- Stereoscopia: una metodologia utilizzata per generare o aumentare la percezione della profondità all'interno delle immagini visive.
- Subwoofer: un altoparlante specializzato progettato per riprodurre frequenze audio molto basse.
- Il fenomeno percettivo in cui due sorgenti sonore distinte vengono percepite come un'unica sorgente localizzata.
- Sweet spot (acustica) - Posizione ideale per ascoltare gli altoparlanti
- Sintesi del campo d'onda: una tecnica per ricostruire fisicamente un campo sonoro spaziale, con l'obiettivo di creare un'esperienza sonora realistica per gli ascoltatori.
Note
Riferimenti
I contenuti multimediali relativi al suono stereofonico sono disponibili su Wikimedia Commons.
- Contenuti multimediali relativi al suono stereofonico su Wikimedia Commons