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Registratore video numerico

I l monitor : gruppo omogeneo di programmi di control lo

TECNICA PRATICA

Aggiungete un indicatore d i tosatu ra a l l ' ampl ificatore aud io 1 2

D ieci guasti i nsol iti nei tel evi sori 26

Prese ntazione dei LE D a tre stati 42

Gene rator� di effetti sonori 50

Un ci rcu ito di protezione per altoparlanti 61

LE NOSTRE RUBRICHE

Panoram ica stereo

L'angolo del l o speri mentatore Novi tà in e lettron ica

Buone occasioni

DIRETTORE RESPONSABILE: Vittorio Veglia.

DIRETTORE AMMINISTRATIVO: Tomasz Carver.

REDAZIONE. GUido Bruno, Gianfranco Flecchla, Cesare Fornaro, Francesco Peretto, Sergio Sermi­

nato. AntoniO Vespa

IMPAGINAZIONE: Giovanni LOlacono, Giorgio Bonis, Adriana Piovano

SEGRETARIA DI REDAZIONE: Rlnalba Gamba.

SEZIONE TECNICA COSTRUTTIVA: Scuola Radio Elettra -Popular Electronlcs.

SEZIONE TECNICA INFORMATIVA: Consolato Gene­

rale Britannico; EIBIS - Engineering In Britain; IBM;

.IRCI - Internatlonal ReClifler; ITT - Components

Group Europe; Philips; S.G.S. -SOCietà Generale Semiconduttorl; Siemens

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Lorenzo Sartoris. Adriana Bobba. Gabriella Pretoto.

Mario Durando. Angela Valeo. Filippo Bosso. Andrea VendiltJ: Giuseppe P/collo.

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_ Il contenuto dell'edizione americana è soggetto a copyright della ZIFF-DAVIS PUBL lSHING, Co.

One Park Avenue, New York 10016, N.Y. _ E' vie­

tata la riproduzione anche parziale di articoli, foto­

grafie, servizi tecnici o giornalistici senza preventiva autorizzazione ^_ I manoscritti e le fotografie anche se non pubblicati non si restituiscono, verrà dato comunque un cenno di riscontro _ Pubblicazione autoriz;zata con numero 1096 dal Tribunale di Torino ^_ Spedizione in abbonamento postale, grup­

po III ^_ Stampa effettuata dalle Edizioni Piemonte S.p.A., via Marconi, 36 - 12049 Trinità (Cuneo) _ Pubblicità RADIORAMA, via Stellone 5, 10126 Torino ^_ Distribuzione nazionale Diemme Diffu­

sione Milanese, via Taormina 28, tel 68.83.407 - 20159 MilanO' _ RADIORAMA is published in Italy _ Prezzo del fascicolo: L. 1.000 _ Abbona­

mento semestrale (6 fascicoli): L. 5.500 _ Copie arretrate, fino ad esaurimento, L. 1.000 il fascicolo _ In caso di aumento o diminuzione del prezzo degli abbonamenti verrà fatto il dovuto con­

guaglio ^_ I versamenti per gli abbonamenti e le co­

pie arretrate vanno indirizzati a: SCUOLA RADIO ELETTRA S.p.A. - Redazione RADIORAMA, via Stellone 5, 10126 Torino (assegno circolare o ban­

cario o cartolina-vaglia), oppure possono essere ef­

fettuati sul C.C.P. n. 17742107, Torino.

3

LE TECNICHE NUMERICHE CAMPO IN AUDIO

I l te legrafo sfrutta già molti vantaggi tipi­

ci de lla trasmi ssione numerica dell ' i nforma­

zione: poiché tutta l ' i nformazione telegrafi­

ca è trasmessa sotto la forma d i una serie di i mpulsi, la l i nearità ed il rapporto segnale/

rumore del sistema debbono soltanto essere tal i da permettere al ricevitore di determ i­

nare la presenza o l'assenza d i u n impulso.

In cambio di questi vantaggi è però necessa­

rio tradurre i messaggi, che in generale non

$i generano e non possono essere usati in forma numerica, a l l ' i ngresso ed a l l 'uscita del cana le di comu nicazione. --La l arghezza d i banda d e l cana le è u n altro fattore impor­

tante, poiché determi na la velocità con cui l ' informaz ione può essere trasmessa .

L'appl icaz ione del l e tecniche numeriche a l l a riproduz ione musicale in alta fedeltà è ancora u na novità, soprattutto perché so l­

tanto recentemente l e apparecchiature ca­

paci di e l aborare in tempo reale l 'enorme q uantità di dati necessari a rappresentare in forma numerica un segnale musicale sono scese a prezzi ragionevo l i . B uona parte' dello

4

svi l uppo tecnologico necessario per raggiun­

gere questo risu ltato è stata una conseguen­

za del lavoro svolto per .riso lvere i problemi d i telemetria per i veico l i spazia l i . Con ogn i probabi l ità, i primi campioni d i segna le audio trattato in forma numerica, ascoltati da un largo pubbl ico, fu rono le voci deg l i astronauti del progetto Apo l l o in arrivo d a l ­ lo spaz io.

Come funziona ^- Un sistema per il tratta­

mento numerico dei segna li è composto fon­

damentalmente da almeno tre sezion i : una d'i ngresso che riceve i segna l i in forma analo­

gica e li trasforma in un cod ice numerico, un'altra costitu ita da un canale di trasm issio­

ne (con o senza dispositivi d i memorizzazio­

ne temporanea ) ed u na terza d 'uscita che riconverte i dati in forma analogica e li inol­

tra a desti nazione. Nel campo dei segna l i so­

nori, l 'i nformazione origi naria consiste in u na forma d'onda conti nua, che rappresenta le variazioni nel tempo del la pressione del­

l 'aria. Poiché a prima v ista sembra che un

segnale continuo possa essere sudd iviso in una quantità infinita d i picco l i ssi mi segmen­

ti, non è ch iaro come esso possa essere rap­

presentato da un codice numerico, avente un numero finito d i elementi.

La moderna teoria delle comun icazion i ha d imostrato che, se un canale analogico è l i mitato i n banda ad u na certa frequenza massi ma f e v iene camp ionato con una ca­

denza di 2f camp ion i al secondo o piu, i l segnale origi nale può essere ricostru ito senza alcuna perdita. Il requ i sito della banda l imi­

tata è però piuttosto severo e porta a esigen­

ze rigorose per i d i versi generi di fi ltro uti liz­

zati per ottenerlo; questo è particolarmente vero quando, al fine di m i n i mizzare il costo, la frequenza di campionamento è appena su­

periore al doppio della piu e levata frequenza aud io; è infatti raro che u n sistema numer ico desti nato ad accettare u na banda di 20 k Hz usi una frequenza d i campionamento supe­

riore a 50 k Hz.

Sfortunatamente, se una quantità sign ifi­

cativa d i energia del segnale si estende anche

esame

dei miglioramenti che la tecnologia dei circuiti numerici può offrire

nella riproduzione audio

a frequenze superiori alla metà della fre­

q uenza di campionamento, non si ha soltanto u na perdita di i nformazione, ma anche una grave forma d i distorsione (deno m i nata

"Aliasing") . Ciò che la provoca è il batti ­ mento tra la frequenza d e l segnale e l a fre­

q uenza di campionamento, il quale dà l uogo ad u na frequenza non presente nel segnale o riginale. Se, ad esempio, u n segnale di 35 kHz v iene camp ionato con u na frequenza di 50 k Hz, all 'uscita compare un segnale spu­

rio su i 15 k Hz. Per combattere questo effet­

to, prima del campionamento vengono inse­

riti filtri con un fronte di attenuazione mol­

to ripido. Alcu n i esperti sostengono che il forte sfasamento provocato d a q uesti ripidi fronti può provocare una d i storsione udibi le nel suono, ma non pare v i sia alcun effetto evidente che d i mostri la veridicità di questa affermazione.

Per trasformare i campion i del segnale analogico (da 40.000 a 50.000 ogn i secondo) in u n segnale numerico, è necessario esprime­

re ciascuno di essi sotto forma di u n n umero.

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La d ifficoltà che ne consegue risiede nel fat­

to che, mentre i l valore dei campioni può cadere dovunque tra g l i estrem i positivo e negati vo, l 'ampiezza dell'intervallo tra due numeri ad iacent i , tra que l l i a disposizione per rappresentare questi valori, è fissa e d i­

pende dal n umero d i cifre usato per espri­

mere i numer i . Se ad esempio si usa la nota­

zione decimale, si constata che, i mpiegando n umeri a tre cifre, la risoluzione tra i valori non può essere più fine che una parte su 1 .000. Se si usa no numeri binari , come avvie­

ne in rea ltà, la riso l uzione è d i una parte su 2n, dove n è i I numero dei bit.

Si ha COSI un errore (detto d i quanti zza­

zione) tra il segnale originale e l 'uscita del convertitore analogico-numerico ( A/N ) . U na anal isi d i questo errore mostra come i l suo effetto sia equivalente ad un rumore. Poiché aumentando il n umero di bit nei n umeri usa­

ti per esprimere il valore dei camp ioni si ren­

dono più stretti i grad i n i di quanti zzazione, è ev idente che, agendo in questo modo, è possibi le far d iventare l 'errore d i quanti zza­

zione piccolo quanto si vuole e abbassare perciò al valore desiderato il rumore che esso genera. I n altre parole, ogn i bit add izio­

nale au menta il rapporto S/R di 6 d B . Anche s e p e r la maggior parte del tempo il segnale sodd isfa alle condiz ioni rich ieste perché gli effetti dell'errore d i quantizzazio­

ne siano l i m itati e consistano in un certo aumento del rumore, in certe circostanze questo errore può dar l uogo a distorsione.

Per esemp io, una sinuso ide a bassa frequen­

za la cu i amp iezza sia tanto piccola da per­

mettere alla forma d 'onda di tagl iare uno so lo dei l ivel l i di quanti zzaz ione,sarà conver­

tita in una successione di n umeri che rappre­

senta un'onda q uadra. Questo processo i n­

trod uce g l i stessi prodotti d i d istorsione che nascono quando q ua lche circu ito tag l ia le forme d'ond a ; essi sono però l im itati ai segnali di basso l ivel lo, il che rende questa d istorsione simile a quella éhe nasce nel pas­

saggio per lo zero della forma d 'onda (cros­

sover d i stortion ) . Un i nconveniente add iz io­

na le è la presenza di d istorsione di "a liasi ng"

che si manifesta al lorché qualcu na delle false armon iche supera la metà della frequenza di camp ionamento.

Per ev itare effetti di questo tipo, al se­

gnale audio d ' i ngresso v iene sommato un altro segnale a basso l ivello con opportune proprietà spettrali ( i l rumore bianco serve egregiamente a l l o scopo) ; questo accorgi- 6

mento fa i n modo che l 'errore di quanti zza­

zione generi del rumore e non della distor­

sione. Dal punto di vista dell 'ascoltatore, la presenza d i un errore d i quantizzazione v ie­

ne a questo punto avvertita soltanto come una piccola d i m i nuzione del rapporto S/R . Correzione dell'errore ^- L'immu nità a i d istu rbi d e l l ' informazione numerica elabo­

rata nei sistemi d i comunicazione o d i me­

morizzazione è elevata, ma non assol uta.

I n effetti vi è u na probabi l ità non trascura­

bile che u n'evanescenza dovuta al nastro magnetico o segna l i interferenti provochi no la perd ita o l 'alterazione d i dati numerici.

Poiché queste perdite possono degradare seriame nte i I segnale aud io ricostru ito, è importante che i l sistema sia in grado d i porv i rimedio.

I codici a correzione d'errore non sono certo una nov ità nella teor ia delle comuni­

caz ioni, ma i costruttori d i apparecchiature numeriche affermano che è stato necessario un certo lavoro per trovare i cod ici che più si adattano a questa appl icazione. I codici più elaborati permettono al sistema di identificare i bit errati e d i corregger l i . Se­

condo le d ichiarazioni dell a Sony, si sti ma che i n un sistema n umerico professionale prodotto da questa casa non si manifesti più di un errore non correggibile per ogn i cento ore d i registraz ione. La 3M sostiene invece sempl icemente che nelle registrazion i effettuate con la sua apparecch iatura non si è ma i manifestato un errore non correggibi le.

Questa quasi certezza nel la correzione de­

gli errori porta ad un risu ltato sorprendente:

qualunque sia il numero di generazioni che separano una certa copia dal nastro origi nale, vi è una forte probabi lità che la copia sia di q ual ità esattamente pari a quella del nastro origi nale; questa proprietà è in effetti u na delle caratter istiche più i mportanti della registrazione n umerica. E' bene notare che gl i apparecchi desti nati al largo mercato, cioè quel l i non professiona l i , normalmente si l im itano alla rivelazione e alla cancellazio­

ne deg l i erro r i ; questa tecn ica consiste nel­

l ' individuare e nello scartare le parole nume­

riche che contengono errori, sti mando poi i l loro valore corretto i n base a l l e parole che precedono e che seguono immed iatamente la parola errata. U na tecnica di q uesto gene­

re serve a nascondere con buon successo gli errori, ma l 'esecuzione d i copie ripetute i n successione porterà in questo caso a d u n

Distorsione di ribaltamento (aliasing): la sinusoide A (in alto) ha una frequenza maggiore della sequenza di impulsi B, usata per il campionamento.

La sinusoide C, con frequenza piu bassa di A, dà la stessa serie di campioni ed è quella che compare all'uscita quando il segnale campionato viene ricostruito.

accumulo deg l i errori. D'a ltra parte non v i è ragione per c u i i non profession isti debba­

no aspettarsi sostanzial i aiuti nel duplicare registrazioni protette da diritti commercia l i . L a tecn ica della cancel l azione dell 'errore è a nche appl icata a tutti g l i errori non correg­

gibi l i che si manifestano nei sistem i profes­

siona l i .

Riproduzione - L a sezione che in un si·

stema numerico è desti nata a l l a riproduzione è re lativamente semplice: la successione di dati v iene letta dal nastro (o da u n qualsiasi altro mezzo d i memorizzazione ) , elaborata dai circuiti per la correzione d 'errore (o rive­

lazione d'errore ) e caricata in una memoria tampone. Come per la conversione A/N che avviene in registraz ione, anche la conversio·

ne N/A necessaria per l a riproduzione è sincron izzata da u n segnale d i tempo rizza­

zione (o "clock ", cioè "oro logio") generato da un cristal l o. G l i errori di temporizzazione sono cOSI l i m itati alle tolleranze del l 'osc i l l a­

tore d i temporizzaz ione : fenomeni quali i l

"wow" e d i l "flutter", provocati d a fluttua­

z ioni nella velocità del nastro, sono d i conse·

guenza solta nto ricord i del passato .

Poiché i convertitori N/A possono dare falsi segna l i i n uscita quando passano da u n valore a l l 'altro, s i ricorre norma lmente ad

un circu ito a campionamento e tenuta, posto dopo il convertitore, per ev itare che segnali erronei possano procedere oltre. Un fi ltro passa-basso d'uscita protegge in genere le apparecchiature esterne, che seguono il siste­

ma n umer ico, d a l l a frequenza di commuta­

zione e da altre componenti u ltrasoniche che potrebbero creare problemi.

I l controllo dei costi ^- Uno dei principa l i inconvenienti d e i sistemi per l a registraz ione numerica è rappresentato dal l oro costo elevato. Sistemi che usino u na risoluzione d i 1 6 b i t e frequenza di campionamento d i 5 0 k Hz sono attualmente l e apparecch iature piu perfezionate ed hanno prezzi molto alti . Fortunatamente i 90 d B circa del rapporto segna le/rumore ti pico d i queste apparecch ia­

ture sono suffic ienti per le applicazioni pro­

fessiona l i .

Poiché i sistemi desti nati al largo pubb l i ­ c o possono rinuncia re a parte della d i namica r ichiesta dalle apparecch iature professiona l i , sembra possibile ridurre i l n umero d i bit usati ; i l problema è quello di decidere d i quanto q uesto numero possa essere d i m i­

nu ito.

Il modo piu sempl ice per ottenere i l risu l­

tato vo luto è quello d i progettare un sistema con un m i nor numero d i bit. U n altro meto-

7

d o con cui si può affrontare i l problema è q uello adottato dalla Son y per i l suo sistema PCM- 1: la codi fica non l i neare od a virgola mobi le.

Nella codi fica a v i rgola mobi le il conver­

titore A/N posto a l l 'ingresso comprende u n o rgano che si p u ò a ragione definire u n com­

p ressore ; questo organo sottrae, prima del la codifica, u n valore costante da tutte le ten­

sioni che cadono al d i sopra d i una data soglia. Un bit aggiuntivo che accompagna l a parola numerica informa i l convertitore N/A d i uscita che è avvenuta l a sottraz ione e che, d i conseguenza, è necessario introdu rre una corrispondente esf:>ansione in riproduzione.

Il rapporto S/R d i picco è in ogni istante an­

cora quel l o deducibile in base al numero d i b i t , ma l a d i na m ica (cioè la d i fferenza tra i l più gra nd e _ed i l più p iccolo segna le c h e i l si­

stema può accettare) è aumentata dell'enti­

tà della compressione/espansione.

U n'altra tecnica u sata per m i n i mi zzare g l i effetti udibi l i del rumore presente nel sistema consiste nella preenfasi e nella deen­

fasi delle alte frequenze. Come nei registra­

tori a nastro d i tipo trad i z ionale, l'uso d i q uesta tecnica porta a d u n miglioramento, sotto l 'aspetto del rumore, attraverso l a r inuncia d i parte d e l marg i ne n e l l a satura­

z ione per le alte frequenze. Un baratto del genere può essere svantaggioso i n un sistema che nasce per registrazion i dal v ivo, ma è uti le per sistemi d esti nati q u asi esclusiva­

mente al la r iprodu zione.

Problemi vari ^-Oltre alle apparecchiature fondamenta l i , anche g l i apparecchi accessori per i sistemi a ud io n u me r ici tendono ad avere prezzi elevat i . Uno studio di registra­

zione, che desideri non soltanto effettuare registrazioni ma anche o perazioni d i m isce­

l azione ed elaborazione dei segnali in forma n umerica, deve procu rarsi complesse appa­

recch iature spec ia l izzate ; --l a m i scelazione, ad esemp io, non può p i ù essere semplice­

mente eseguita come una sempl ice somma di segna l i analogici ma richi ede u n somma­

tore n umerico. Analogamente, ogn i cam­

biamento che si voglia introdu rre nel guada­

gno del sistema esige che ogni parola nume­

rica venga mo lti plicata per u na costante.

I noltre, l 'equal i zzazione richiede l 'uso d i fi ltri n umerici, comandati i n genere da u n programma esterno. Nonostante tutti q uesti requ isiti non i nd ifferenti , le apparecchiature numeriche tendono a trovare u n impiego 8

sempre più esteso; quelle necessa rie per u n certo tipo di elaborazione d e l segnale nume­

rico sono i n grado d i sol i to d i compiere an­

che altri lavori e proprio questa flessibi l ità i ncoraggia lo svi luppo d i n uovi generi d i ela­

borazione del segnale numerico.

" montaggio delle registrazion i è un'altra fonte d i problemi. Le comuni lamette da barba, cosi uti l i nell'era dell a registrazione analogica, oggi sono sostituite da metod i elettronici. Le apparecchiature attualmente d isponibi l i permettono al tecnico del suono d i ana l i zzare le forme d'onda dei brani da giuntare sia in ampiezza sia in pendenza e d i stab i l i re cosf i l punto i n cui fare i l giunto.

I giunti sul nastro, che in u na tipica regi­

strazione mu lticanale possono anche essere fatti in punti d iversi su ciascun canale, pos­

sono risultare perfetti sotto l'aspetto acusti­

co se si i mp iega questa tecnica.

Gli standard - Attualmente, nonostante gli sforz i fatti per renderli si m i l i , i d i versi sistem i n umerici in concorrenza hanno caratter istiche considerevol mente d iverse.

Le frequenze di campionamento vanno da 44 k Hz a 50 k Hz e la codifica va da u n si­

stema non l i neare a 12 bit ad u n sistema l i neare a 16 bit. Poiché la mancanza d i com­

patibi l ità tra i d iversi sistemi può causa re problemi , recentemente sono stati svil uppati brevi programm i da far girare su un calco la­

tore e che permettono d i passare dal codice generato da un sistema a quello usato da un altro. I n q uesto processo si ha u na leggera degradazione del segnale, ma q uesto effetto è tanto piccolo da r isultare del tutto accetta­

bi le, purché non si effettu ino troppe conver­

sioni di questo tipo in successione.

Politiche _di mercato - La natura della tec­

nica numerica è tale che le decisioni su l l a struttura dell-a codi fica influ iscono su l le pre­

stazion i ; cosi, ad esempio, se si stab i l i sce d i lavorare con un certo n umero d i b i t , i l rap­

porto S/R è determi nato senza possibi l ità di u lteriori miglioramenti ; la scelta della fre­

q uenza di funzionamento pone invece u n l i m ite inval icabi le a l l a l arghezza d i banda del sistema. U na situaz ione del genere è mo l­

to d iversa da quella che si ha con le tecniche ana logiche dove, per esempio, è accaduto che i successivi migli oramenti apportati al nastro ed a l le apparecchiatu re abbiano tra­

sformato i l sistema a cassette, origi naria­

mente nato per la sola parola, i n un mezzo

La forma d'onda a scalini 8 si ottiene dalla forma d'onda continua A quantizzando/a su sette livè/li equidistanti. L'area ombreggiata rappresenta l'errore di quantizzazione e può essere ridotta introducendo un maggior numero di livelli, meno distanti l'uno dall'a/tro.

che può registrare musica con buon suc­

cesso.

U na situazione come quella esposta non pone prob lemi quando è possib i l e costru ire senza spesa eccessiva sistemi con caratteri­

stiche mo lto migl iori di quelle necessarie;

ma, a l contrario, nel campo delle tecn iche audio n umeriche è necessario adottare tutti i ragionevoli compromessi che possono ab­

bassare il costo. Poiché g l i effetti di questi compromessi (e le irrevocabi li l i m itazioni che ess i comportano nel le prestazioni) pos­

sono perdurare per parecchio tempo su l mercato, la prudenza suggerisce che ad essi si debba ricorrere so ltanto dopo che l ' i ndu­

stria abbia sufficiente esperienza per sapere su quali punti si possa cedere. In questo sen­

so le tecn iche n umeriche applicate al campo audio non rappresentano un perfezionamen­

to finale della registrazione musicale, ma l ' i n izio d i una nuova era.

Prospettive per i l futuro ^-Come preved i­

bi le, la registraz ione numerica sta com incian­

do ad i nfl uenzare l ' i ndustria discografica; la London Records ha i nciso d ischi la cu i regi­

strazione origi nale su nastro è stata fatta in forma n umerica ed altre case ne stanno se­

guendo l 'esempio. Come ha fatto notare u n esperto della Soundstream, u no d e i grandi

vantaggi che la registraz ione numerica offre ad u n'az ienda che deve i mmagazzinare u n enorme n umero d i nastri, sta n e l l a l unga conservazione deg l i arch iv i. U na volta che un pezzo musicale è stato memorizzato su un nastro n umerico, non v i sono ragion i per cui esso possa deteriorarsi con il tempo ; se una copia comi ncia ad invecchiare troppo, è sempre possibi le farne un'a ltra perfetta­

mente identica. E' preved i b i l e perciò che le compagnie d i scografiche com i ncino a tra­

d u rre in forma numerica i loro attuali ar­

chi v i .

Alcune piccole compagn ie discografiche impiegano la registraz ione numerica già da qualche tempo; la N i ppon Col umbia ( Denon) è stata una delle pion iere; l'idea è passata successivamente negli U SA, dove è stata i mpiegata con buon successo d a l l a Te larc, dalla Orinda e dallo Studio 80.

General me nte i dischi rea l i zzati con que­

sto sistema presentano u na qualità sonora apprezzab i l mente migliore che quella dei d ischi registrati con i metodi trad iziona l i . Sfortunatamente la d i namica d e i nastri n u­

merici è tanto grande che i l loro trasferimen­

to su disco, senza ricorrere ad una compres­

sione, rich iede u na gran cura e u na partico­

lare astuzia. E' inoltre necessaria u na certa elaborazione del segna le che consenta di ag-

9

____ "

� L""'-/I ...

Una sinusoide a bassa frequenza, con ampiezza pari a quella rappresentata dal bit meno significativo, è con vertita dall'operazione di quantizzazione in una forma d'onda quasi quadra. L'effetto è simile a quello della saturazione di un amplificatore ed introduce una forte distorsione.

gi rare i prob lemi, come ad esempio l'eq u al i z­

zazione del diametro ed alcuni accorgimenti per evitare il sol levamento d e l la puntina pro­

vocato da u n'eccessiva mod u lazione verti­

cale ( i n opposizione d i fase su i due cana l i ) a l le basse frequenze. Per q ueste ragioni molti ritengono che il consumatore non potrà go­

dere in pieno i vantaggi della registrazione aud io numerica sino a quando non sa ranno dispon ibi l i registrazioni i nteramente in for­

ma numerica, nonché g l i apparecchi per ri­

prod u rle.

I sistem i d i registrazione analogica non sono però d esti nati a sparire tanto presto ; i nnanzitutto con i nastri a particel le di ferro usati su i registratori professiona l i a bobine è possibi le ragg i u ngere d i namiche più estese d e l le precedenti ; in secondo l uogo, con l'aiu­

to dei più perfezionati sistemi per la riduzio­

ne del rumore, quali i l c4d della Telefunken, q uesti nastri offrono u n rapporto segnale/

rumo re vicino ai 90 dB otten ibi l i con i siste­

mi numerici. Certo esisteranno ancora feno­

meni q ual i il "wow" ed il "fl utter" od il ru­

more di modu lazione, ma picco li stud i d i registrazione, cu i manch ino g l i stanz iamenti per passa re ai sistemi n umeric i, possono ben tol lerare q uesti p icco li svantaggi grazie a l­

l 'aumentata gamma d i namica.

Le tecniche per la riduz ione del rumore possono essere d i grande aiuto anche nella ri produzione dei normali d isch i . L'idea d i uti l i zzare i l sistema d i riduz ione d e l rumore dbx nei d ischi, che in tal caso dovrebbero essere ascoltati attraverso un decod ificatore, ha avuto i n izialmente scarso successo, ma recentemente è stata rilanciata. Poiché su l mercato del suono mo lte cose sono attual­

mente cambiate, anche a causa della com- 1 0

parsa del la registraz ione n umerica, il sistema dbx ha oggi una probabil ità di successo ben maggiore.

U no deg l i effetti col laterali, che tendono a danneggiare il funzionamento d i un sistema compressore-espansore (compander) come i l dbx, consiste nelle variazioni d i livello che subisce il soffio presente sul nastro origi nale, variazioni che spesso sono perfettamente udi b i l i in riproduzione. Questo effetto è sta­

to reso partico larmente fastidioso dal fatto che i tecnici del suono, non prevedendo che le loro registrazioni venissero poi usate con sistemi del genere, si accontentavano spesso di nastri originali aventi un rapporto segnale/

rumore appena superiore a quello del d i sco finale.

Con i nastri orig i na l i numerici, la situazio­

ne è completamente d ifferente: il rumore, i n questo caso, è ben al di sotto del livello del segnale musicale, anche quando l 'azione del compander ne fa fluttuare i l l i ve l l o ; esso, perciò, resta sempre praticamente i nudibi le.

L'uso del sistema dbx consenti rebbe i noltre d i mettere sul d isco i l segnale ad alta d inami­

ca registrato i n forma numerica senza perde­

re qualcosa agl i estremi, come sempre accade con i d ischi ottenuti nel modo trad i z ionale.

E' difficile prevedere cosa accad rà del siste­

ma dbx quando al consumatore arriveranno i sistemi a disco numer ico, ma per il prossi­

mo futuro sembra che la combi nazione più 'felice sia costitu ita da nastri origi na l i n ume­

rici e d i schi ana logici con compressione.

In conclusione, qualunque sia il destino a l ungo term ine delle tecniche numeriche i n campo audio, è evidente che esse i nfluenze­

ranno in senso positivo la qualità della musi­

ca riprodotta. *

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AGGIUNGETE

UN INDICATORE DI TOSATURA

Le conseguenze del sovrapilotaggio d i un amp lificatore audio d i potenza possono esse­

re spiacevol i (suono aspro e distorto) e per­

sino catastrofiche (bruciature, rimasugl i neri di tweeter e supertweeter) . E' ovvio qu indi che l 'aud iofi lo vog l ia evitare questi inconve-

ALL'A PLIFICA TORE AUDIO

1 2

nienti. L' ind icatore d i tosatura che presen­

tiamo serve proprio a ta le scopo, in quanto

"sente" conti nuamente sia l ' usc ita aud io del l'amp l i ficatore sia le tensioni d 'a l i menta­

zione e fa lampeggiare un L E D segnalatore quando l a tensione del segna le d 'uscita si avvic ina a quelle de lle l i nee di a l imentazione.

I n ta l caso l 'utente provvede a ridu rre il livel­

lo d i pi lotaggio fino a che il LED cessa di l ampeggia re.

per proteggere gli altoparlanti:

questo semplice circuito sente le tensioni di alimentazione e fa lampeggiare un ^LED avvisatore appena prima dell'inizio della tosa tura.

I l progetto prevede l'impiego di compo­

nenti facil mente reperibi l i e non molto co­

stosi e si può costru ire in versione stereo in poche ore. La modesta corrente assorbita può essere prelevata dal l 'amplificatore stesso o fornita da un piccolo a l i mentatore costru i­

to appositamente.

Cos'è la tosatura? ^-Quando un amp l ifica­

tore audio viene sovrapilotato, "tosa " il se­

gnale d 'entrata, come rappresentato grafica­

mente nel l a fig. 1. Un amp lificatore di po­

tenza viene pilotato da un segnale d 'entrata si nusoidale con ampiezze massime positive e negative rispettivamente pari a +VIN e ^-VIN (fig. l-A ), e genera u n segnale d i uscita che ( idealmente) è un'esatta replica dell 'entrata, a parte la sua maggiore amp iezza.

Poiché l 'amplificatore deve riprodurre forme d'onda alternate, imp iega un'a l i men­

tazione conti nua bipo lare. Ciò significa che

la mass i ma te nsione positiva che può prod ur­

re ai termi na l i d'uscita è + V c.c. e la massi­

ma tensione negativa è ^-V c.c .. Se il contro l­

lo d i guadagno del l 'amplificatore v iene rego­

lato in modo che il segnale d 'usc ita si avvi­

cini ai l i miti i mposti dall 'alimentatore, v iene generata u na forma d 'onda si m i l e a quella rappresentata nella fig. 1-8; si può vedere che le massime escursion i negativa e positiva della tensione d 'uscita, + VOUT e ^-VOUT, sono a lq uanto mi nori d e i l i miti asso l uti + V c.c. e ^-V c.c ..

Regolando i l control l o per un guadagno maggiore, l 'amp l ificatore tenta d i superare i l i miti i mposti d a l l 'a l imentazione e come risu ltato si ottiene una forma d'onda tosata come quella i l lustrata nella fig. _I-C. L'ana lisi spettrale d i una forma d 'onda del genere in­

d ica la presenza d i prodotti d i d istorsione ar­

mon ica d i alto ord i ne quando avv iene l a to­

satu ra. Se i l segnale d 'usc ita v iene tosato me- 1 3

+VCC

+VCC

+VCC

v,·l

�

14

Fig. 1 ^. Se l'ampiezza del segnale d'entrata (A) o il guadagno

dell'amplificatore non sono eccessivi, l'uscita non viene tosata (8).

A umentando l'ampiezza o il guadagno oppure entrambi, l 'amplificatore tosa l'uscita (e).

(A)

(B)

(C)

no del l ' l % del tempo, l 'effetto non è general­

mente udibile; se invece la d urata della tosa­

tura si avv icina al 1 0 %, si sente l 'effetto con­

seguente, cioè una distorsione "raschiante ".

Un segnale poi fortemente tosato contiene una considerevole entità d i energia ad alta frequenza, la quale rappresenta una grave m inaccia per gli a ltoparlanti per le note me­

d ie ed alte (a cu i tale energia v iene trasferita dal fi ltro di incrocio ) , in quanto essi sono generalmente in grado di d i ssi pare una po­

tenza di gran l u nga minore rispetto al l 'a lto­

parlante per le note basse.

Anche se nell 'esempio fatto si sono usate onde sinusoidali, un amp l i ficatore audio d i so lito elabora segna l i musica l i mo lto p i ù complessi. E ' una caratteristica della maggior parte della musica registrata che il li vello me­

dio del segna le sia basso ; tuttav ia, il materia­

le programmatico musicale conti ene u n significativo numero d i transienti d i breve du rata e d i a lto livello. In med ia, ad u n am­

plificatore si può rich iedere soltanto 1 W di potenza d 'uscita, ma una precisa riprod uz io­

ne di un transiente di percussione basso può necessitare per un breve istante di un l i vel lo d i potenza cinquanta o cento volte maggiore.

Se l 'amplificatore ha riserve suffiCienti di te nsione e corrente per far passare non tosa­

to i l transiente, il funzionamento sa rà 'l0r­

male; se invece l 'amp l i ficatore non è in grado d i fare ciò, l a gamma di nam ica della registra­

zione risu lterà compressa e sa ranno introdot­

ti prodotti d i d istorsione udibi l i . Ciò, oltre al fatto che l 'altezza pe rcepita è funz ione della potenza media (e non dei picchi ) , spie­

ga la tendenza ad esigere potenze d'uscita che, per g l i amp l ificatori audio, erano i nau­

dite fino a poco tempo fa. I cosiddetti amplificato ri superpotenti consentono a l l 'au­

d iofi lo l 'asco lto di materiale programmatico a livelli rea listici, senza tosatura dei transien­

ti ad alto livel lo, anche se vengono usati alto­

parlanti di basso rendimento.

Il circuito ^- L' indicatore di tosatura è rap­

presentato schematicamente nella fig. 2.

Ogn i cana le di ampli ficazione in un sistema sonoro richiederà un circu ito indicatore di­

stinto. L'appl icaz ione piu comune del pro­

getto è un sistema stereo ; per tale motivo viene i ndicato un numero di componenti adatti a due cana l i (gli elementi per il canale destro sono segnati tra parentesi ) . La descri­

zione del montaggio è però re lativa -ad un solo cana le, prec isamente quello sin istro di

USCITA AMPLIFICATORE CANALE SINISTRO (CANALE OESTRO)

AMPLIFICATORE -VCC

8TSI

+12V

XC l, IC2 ⁼ jlA747CN XC3, IC4 ⁼ NESSSV

F;g. 2 - Schema del circuito indicatore di tosa tura per un canale.

MATE R I A L E OCCO R R E NTE

BTS 1 ⁼ morsettiera a 4 (6) posizioni C1 -:- C4 ⁼ condensatori ceramici a disco da

0, 1 JJ.F

C5-C6 ⁼ condensatori al tantalio da 1 JJ.F 0 1 -:-08 ⁼ diodi 1 N9 14

IC 1 - IC2 ⁼ amplificatori operazionali doppi p.A 747CN

IC3-IC4 ⁼ temporizzatori NE555 V L ED 1 - L E02 ⁼ diodi emettitori di luce 0 1 -:- 04 ⁼ transistori 2N2222

R 1 -R2-R5·R6-R9-R 1 0 ⁼ resistori a strato da 1 00 k fl. - 1 /4 W ^{5 %}

R3- R4 ⁼ resistori a strato da 10 k fl. - 1 /4 W, 5 %

R 7-R8-R 1 1·R 1 2 ⁼ potenziometri semifissi lineari da 1 0 k fl.

R 13·R 1 4 ⁼ resistori a strato da 4 7 kfl.- 1 /4 W, 5%

una coppia stereo, ma natu ral mente è valida anche per l'a ltro cana le.

I segna l i d'uscita del l'amplificatore aud io vengono applicati ad un attenuatore d i ten­

sione con rapporto 1 1 : 1 ( R 1 - R 3 ) . Parimen­

ti , le tensioni d'alimentaz ione positiva e negativa, + V c.c. e ^-V c.c. , sono applicate agli attenuatori R 5 - R7 e R9- R 1 1 . Tuttav ia,

R 1 5-R 1 6-R 1 7-R 18 ⁼ resistori a strato da 1 k fl..

1 /4 W ^{5 %}

R 19-R20 ⁼ resistori a strato da 220 k fl. . 1 /4 W, 5 %

R2 1 ·R22 ⁼ resistori a strato da 22 k fl. - 1 /4 W, 5 %

R23-R24 ⁼ resistori da 4 70 fl. - 1 /2 W ^{1 0%}

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i pa rtitori di tensione relati vi a l le uscite del­

l'ali mentatore usano potenz iometri semifissi ed hanno fattori di attenuaz ione variabi l i . Le parti del le tensioni d'entrata trasfer ite dagli attenuatori sono app licate a due amp l i ­ ficatori operaz ionali tipo 74 1 ( IC 1 A e IC 1 Bl, i mpiegati come comparatori d i ten­

sione.

1 5

Si supponga che i potenziometri sem ifissi siano stati regolati per attenuare le tensioni d'al i mentazione un po' più di quanto l 'atte­

nuatore fisso attenui i l segnale aud i o ; se l 'amp l i f icatore v iene pilotato da un segnale audio, ma non fino al punto d i tosatura, la sua tensione d' usc ita sa rà minore sia della tensione positiva sia d i quella negativa d 'a l i ­ mentaz ione. C iò sign ifica c h e l a tensione applicata all'entrata non invertitrice di I C 1 A non è ma i più positiva d i quella applicata al­

l 'entrata invertitrice e l 'uscita del compara­

tore rimane a - 1 2 V. Pa rimenti , la tensione applicata all 'entrata invertitrice d i I C 1 B ri­

mane positiva rispetto a quella presente sul­

l'entrata non invertitrice, mantenendo l 'usci­

ta d i I C 1 B a - 1 2 V .

I diod i D 1 e D3 formano u na porta O R , la c u i uscita v a a + 1 2 V quando l'una o l'altra d e l l e uscite dei comparatori va a + 1 2 V . I n assenza d i tosatu ra, i d iodi D 1 e D3 sono polarizzati in senso inverso e ciò mantiene il transistore 01 al l ' i nterdizione.

Il multivibratore monostab i l e I C3 non v iene eccitato e la sua uscita ( p ied i no 3) è a poten­

ziale di massa ; ciò mantiene D7, che insieme a D5 forma una seconda porta O R a d iod i , in stato d i n o n conduzione. L'uscita della porta OR formata da D 1 - D3 è applicata all 'entrata D5 della seconda porta . Entrambe le uscite sono basse, qu ind i 03 non riceve pi lotaggio di base e i l L E D indicatore di tosa­

tura ( L E D 1 ) rimane spento.

Si supponga ora che l 'amplificatore audio sia pilotato in tosatura; in tal caso la tensio­

ne d'uscita audio raggi u nge l a tensione posi­

tiva o negativa d i ali mentaz ione oppure en­

trambe e v iene tosata come quel la del la fig. T-C. Ouando la parte positiva della forma d'onda aud io applicata a l l 'entrata non i nver­

titrice di I C 1 A d i venta p i ù positiva della ten­

sione s u l l 'entrata i nvertitrice, l 'uscita del comparatore va a + 1 2 V; ciò polarizza in senso d i retto D 1 e D5 e forn isce pi lotaggio d i base a 01 e 03. La stessa cosa accade q uando v iene tosata la parte negativa della forma d'onda aud io; la tensione applicata a l l 'entrata invertitrice di I C 1 B d iventa più negativa della tensione su l l 'entrata non i nver­

titrice e q u indi l'uscita di questo compara­

tore si commuta al l ivel l o + 1 2 V. Ciò po la­

rizza in se nso d i retto D3 e D5, fornendo pi.

l otaggio d i base a 0 1 e 03.

Ouando v iene forn ita corrente di base a 03, questo transistore passa in cond uzione e il L E D ind icatore d i tosatu ra si accende.

1 6

Tuttav ia, l'interval lo di tosatura può essere tanto breve da non permettere a l l 'occhio d i r i levare faci l mente il breve lampo del L E D . Per questo motivo sono stati aggiunti 01, I C3 e i loro componenti relativi, i qual i funzionano come circu ito prol ungatore d i i mpu lsi nel modo d i segu ito descritto.

Ouando l 'uscita dell 'uno o dell'a ltro com­

paratore va alta, O 1 riceve corrente di base e i l suo col lettore cade a potenzia le d i massa ; un impu lso negativo viene allora trasferito da C1 al piedi no 2 di I C3, ecc itando questo multivibratore monostabi le, la cui uscita ( p iedi no 3) va alta per un i nterval lo determi­

nato dalla costante di tempo di R 1 9- C5. Con i valori specificati , la l a rghezza del l ' i mpulso d'uscita è d i circa 0,25 s. Ouesto impu lso v ie­

ne appl icato alle porte O R con uscite D 1 -D3 e appl icato al resistore R2 1 . Il transistore 03 riceve pilotaggio di base e assorbe corren­

te per L E D 1 , facendo accendere il L E D ind i ­ catore d i tosatura.

I l circu ito pro l u ngatore di i mpu lsi accen­

de i l L E D per un quarto di secondo, anche se l'i nterva l lo di tosatu ra è mo lto più breve, ed un successivo impu lso di eccitaz ione, rice­

vuto mentre i l mu lti vib ratore monostab i le sta tempo rizzando, non potrà più eccitarlo.

Tuttavia, u n impu lso che giunga immed iata­

mente dopo il ciclo di temporizzaz ione farà ripetere i l processo. Se l'interva l lo d i tosatu­

ra è più lungo d e l la larghezza d e l l ' i mpu lso d'uscita ( larghezza che può essere estesa a q ualsiasi interva l lo desiderato, aumentando il va lore di R 1 9 o di C5 o quello di entram­

b i ) , l'az ione OR di D5 e D7 manterrà 03 in stato di conduz ione. I l L E D ind icatore d i tosatura continuerà qu indi a d essere acceso (anche dopo che l'uscita del m u ltivibratore monostabi le sarà r itornata nel suo stato d i massa) fino a che l'amp lificatore aud io non esce da l la cond izione di tosatura.

I l progetto richiede u n'ali mentaz ione bipo lare d i _± 1 2 V . Oueste tensioni di fu n­

zionamento possono in genere essere prele­

vate d a l l'a li mentatore d e l l'amp lificatore aud io. Per far scendere ai valori desid erati le tensioni d 'a li mentazione + V c.c. e - V c.c.

del l'amp lificatore, si posso no usa re d iod i zel1er e resistori l i m itator i d i corrente in se­

rie. Alternativamente, si può costru ire den­

tro la scato la del progetto u n p icco lo ali men­

tatore a rete . La corrente richi esta è alquan­

to modesta: pochi m i l l iampere dalla l i nea a - 1 2 V e ci rca 50 mA dalla l i nea positiva.

Poiché per senti re. la tosatu ra viene appli-