I primi strumenti per la registrazione sonora disponibili commercialmente sono stati quelli basati sulla tecnologia meccanica.

Il principio di funzionamento sul quale questi dispositivi sono basati e' concettualmente semplice: le vibrazioni dell'aria vengono trasformate mediante appositi sistemi in tracce ondulate incise su di un supporto, inizialmente rulli di cera o bitume, successivamente dischi di bachelite e infine vinile, ma in certi casi anche metallo massiccio (cfr. le matrici in rame Direct to Metal Mastering).

Le ondulazioni del solco, lette da un 'cantilever' con punta in diamante (o zaffiro), rigenerano infine il segnale musicale.

Questo sistema e' definito analogico perche' le ondulazioni del solco riflettono proporzionalmente l'andamento delle onde sonore nell'ambiente di registrazione originale.

La piu' importante innovazione in questo campo avvenne durante il ventesimo secolo, quando RCA escogito' il modo di registrare due canali su di un solo solco, facendo nascere la stereofonia. Ancora oggi l'ascolto della musica e' 'stereo' e il multicanale non ha trovato degli impieghi seri nella riproduzione sonora.

Cio' per certi versi sembrerebbe dimostrare che forse i reparti ricerca e sviluppo delle etichette discografiche sono piu' impegnati a produrre dischi difficili da copiare che a innovare il settore, oppure che due canali sono la migliore soluzione possibile per l'ascolto della musica. Alla seconda non ci credo neanch'io che l'ho scritta.

Gli ultimi dispositivi per la riproduzione meccanica dei segnali audio rimasti in commercio sono i giradischi a 33 e 45 giri; oramai queste macchine hanno raggiunto livelli di precisione un tempo esclusivi dell'orologeria, e i trasduttori che trasformano le vibrazioni in segnali elettrici (testine) sono considerati un componente separato, spesso piuttosto costoso. Le prestazioni ottenibili da un moderno giradischi meccanico sono paragonabili a quelle di un lettore CD in termini di rumore, ma sono spesso ritenute migliori dal punto di vista della risoluzione dei dettagli. Si tratta comunque di una tecnologia che e' stata destinata (ormai da vent'anni) all'obsolescenza, ma vale la pena di citarla per il grande significato storico e per la leadership sonora che ancora, per certi versi, conserva.

In un'ottica moderna, le vibrazioni meccaniche dei solchi vengono trasformate durante la lettura in segnali elettrici (anch'essi analogici) che poi, tramite sistemi di amplificazione elettronici, vengono usati per comandare il movimento di trasduttori a membrana (altoparlanti) che li trasformano di nuovo in vibrazioni meccaniche (suoni). Si e' addirittura dato il caso di un sistema di lettura laser per dischi di vinile (Finial), che e' pero' rimasto isolato.

Le moderne registrazioni meccaniche sono spesso accompagnate da una preenfasi , vale a dire le alte frequenze vengono esaltate prima del trasferimento sul supporto meccanico, e dopo la lettura un apposito stadio (equalizzatore phono) provvede a ripristinare il corretto bilanciamento tonale esaltando le basse frequenze. Questa soluzione migliora le prestazioni di rumore, aumenta la durata massima immagazzinabile sul supporto e maschera alcuni artefatti dovuti al sistema di lettura.

Virtualmente i supporti meccanici (soprattutto se di plastiche stabili o metalli) sono non deperibili e possono essere immagazzinati nelle condizioni opportune per tempi ipotizzabili dell'ordine dei secoli. Fanno parziale eccezione i supporti in bachelite (78 giri) o cera (rulli) che possono degradarsi a causa delle condizioni ambientali o di attacchi batterici.

Tecnologia antica e collaudata, la registrazione meccanica (si parla dello standard LP microsolco) e' ormai giunta a livelli qualitativi molto elevati, soprattutto per quanto riguarda la riproduzione dei dettagli e delle informazioni di ambienza.

I supporti meccanici soffrono (in misura dipendente dal materiale) i danni dell'usura.

Capacita' di immagazzinamento non molto elevata (un disco LP contiene meno di un'ora di musica).

Nata per complementare le pellicole cinematografiche, la registrazione ottica e' ancora largamente usata in alcuni sistemi audio cinematografici (p.e. surround analogico). I segnali audio vengono usati per modulare un fascio luminoso che viene inciso sulla pellicola a lato del fotogramma. L'aspetto della traccia audio e' quindi quello di una sottile colonna posta a lato del film vero e proprio ('colonna sonora'). Il sistema ottico originale era monofonico e non impiegava riduzioni di rumore; cosi' la qualita' che si riusciva ad ottenere non era sempre buona. Gli esempi piu' scadenti potevano a buon diritto definirsi 'telefonici'.

Nei sistemi piu' attuali la colonna e' doppia, perche' i segnali associati al film sono due. Da questi due segnali un decodificatore detto matrice ricava tutti quelli necessari (front, rear, etc) necessari a sonorizzare la sala cinematografica. In questo caso si puo' parlare di qualita' hi-fi, con rapporti segnale rumore elevati, larghezza di banda (cioe' estensione di frequenze) piu' che buona e una dose di spettacolarita' notevole.

Il sistema audio FM del videodisco analogico (ora commercialmente sostituito dal DVD-Video) e' stato un (raro) esempio di registrazione analogica ottica su disco.

Riduttori di rumore dinamici: agiscono regolando il bilanciamento delle frequenze a seconda del volume di segnale, in modo da ridurre la percettibilita' del rumore.

Modulazione: il segnale audio puo' essere utilizzato per modulare la frequenza di una 'portante' (similmente alle trasmissioni radiofoniche) che viene successivamente incisa sul supporto (ad es. nei videodischi hi-fi). Questo sistema garantisce un suono di qualita', con basso rumore e grande estensione di banda.

Il supporto e' deperibile, anche se ben archiviato. La sua qualita' si degrada progressivamente, ma in maniera generalmente molto lenta (pellicole).

La durata dei dischi non e' prevedibile. Non sono impossibili casi di degrado spontaneo dovuti a manifattura di scarsa qualita'. L'intero argomento della durata dei dischi ottici ha conosciuto l'onore dei media anni fa, ma e' stato rapidamente dimenticato.

Un fotogramma del film Ben Hur nella stampa anamorfica 35mm (notare la compressione laterale). Le quattro strisce marroni rappresentano altrettanti canali audio magnetici, la colonnina bianca immediatamente alla sinistra del fotogramma e' la 'colonna sonora' monofonica ottica, usata nei cinema piu' vecchi (foto copyright Metro Goldwyn Mayer). La pellicola originale e' invece una 70mm anamorfica con 6 piste magnetiche...

Il nastro magnetico (e anche il disco magnetico, ma di digitale parleremo dopo) e' e a lungo rimarra' il sistema piu' importante di registrazione (non solo audio) di cui l'umanita' dispone. Gia' i soli sistemi analogici magnetici sono tanti e variano dalla antica compact cassette 'doppiami la cassetta di Tony Renis' fino ai celebrati registratori Nagra, Otari, Revox grossi quanto una lavatrice e capaci di prestazioni sonore pressoche' inarrivabili. Il fatto che nella percezione del pubblico la registrazione magnetica sia associata alla vecchia 'cassetta' non deve trarre in inganno: tutto cio' che vedi, ascolti, al cinema o in casa, e' passato, prima o poi, in analogico o in digitale, su di un nastro magnetico (magari un nastro largo alcuni centimetri...).

Il principio di funzionamento e' di nuovo il solito; il segnale elettrico che rappresenta la musica viene inciso, tramite un trasduttore elettromagnetico, su di un supporto (tipicamente un nastro) ricoperto di materiale sensibile ai campi magnetici. Prima della registrazione il segnale puo' essere sottoposto a preenfasi (nel caso della cassetta la curva e' quella NAB, differente dall'equalizzazione RIAA utilizzata nel long playing meccanico a 33 giri) e successivamente diversi riduttori di rumore possono essere applicati (Dolby A, B, C, DBX ecc.).

La registrazione magnetica e' impiegata anche nella sonorizzazione cinematografica; invece della 'colonna' ottica si applica un nastro magnetico a lato del film, sul quale viene incisa la traccia audio; ne' sono mancati esempi multitraccia: i formati cinematografici Panavision 70 e Cinerama (spesso confusi fra loro) hanno piste magnetiche analogiche a sei canali che, a mio avviso, rappresentano ancora il riferimento nel campo del suono per il cinema. Purtroppo le produzioni cinematografiche in questi formati non si fanno piu' da anni, a causa dell'altissimo costo delle sale attrezzate per proiettarle. Si e' quindi assistito negli ultimi 30 anni ad una progressiva riconversione (anche da parte delle super produzioni) ai formati 35 mm anamorfici accompagnati da colonne sonore che, anche se digitali, devono cedere alla compressione del segnale una parte della loro qualita'.

Riduttori di rumore dinamici: agiscono regolando il bilanciamento delle frequenze a seconda del volume di segnale, in modo da ridurre la percettibilita' del rumore.

Modulazione : il segnale audio puo' essere utilizzato per modulare la frequenza di una 'portante' (similmente alle trasmissioni radiofoniche) che viene successivamente incisa sul supporto (ad es. nei videoregistratori hi-fi). Questo sistema garantisce un suono di qualita', con basso rumore e grande estensione di banda.

Il nastro e' deperibile, anche se ben archiviato. La sua qualita' si degrada progressivamente, ma in maniera generalmente molto lenta.

I registratori a cassette Nakamichi rappresentano il vertice della qualita' audio ottenibile dalla Compact Cassette (foto copyright Nakamichi)

Prima di cominciare ad analizzare le tecnologie digitali, conviene spiegare brevemente il significato del termine ai lettori, che hanno tutto il diritto di essere digiuni di tecnologia audio...

Se il segnale elettrico che rappresenta la musica, anziche' essere trasferito 'cosi' com'e'' viene misurato ad intervalli regolari, noi otteniamo, istante per istante, una sequenza di numeri che descrivono il suo andamento nel tempo. Questa operazione e' detta campionamento, e da essa dipende gran parte della qualita' ottenibile dal processo.

Dunque, maggiore la frequenza con cui noi riusciamo a misurare il segnale, maggiore il numero delle misurazioni (campioni) di cui possiamo disporre ogni secondo, maggiore la 'velocita' di misura' del nostro sistema di analisi. Il numero di campioni ottenuto ogni secondo e' detto frequenza di campionamento, e nel caso del Compact Disc essa vale 44.100 Hertz (n. campioni/secondo). L'altro parametro importante e' la precisione con cui il nostro sistema puo' misurare il segnale audio. La capacita' di analisi dei dispositivi di conversione si misura in bit. Un sistema a n bit e' in grado di distinguere e misurare 2 elevato alla n livelli di segnale differenti. Nel caso sopra citato del Compact Disc il numero di bit del sistema e' 16. Il CD e' dunque in grado di discriminare 65536 livelli di segnale diversi, e di acquisirli 44100 volte al secondo. Con il procedere del campionamento, il nostro sistema analizza il segnale analogico e lo 'trasforma' in una sorta di sequenza cadenzata di numeri, pronta ad essere immagazzinata su di un supporto (conversione Analogico-Digitale).

All'atto della riproduzione, un sistema complementare (il lettore CD e' uno di questi) ricostruira', a partire dalla sequenza di numeri, i livelli di segnale originale, fornendo in uscita di nuovo la nostra musica (conversione Digitale Analogico).

Ma perche', direte voi, preoccuparsi di sezionare il segnale per poi ricostruirlo dopo? Quali sono i vantaggi?

Semplice, provate a immaginare di dover mandare per fax le indicazioni stradali per raggiungere la citta' A dalla citta' B, e di disporre di un apparecchio fax scadente; se inviate le vostre informazioni sotto forma di dettagliata mappa, il rumore di trasmissione facilmente macinera' parte dei dettagli, rendendo la ricostruzione dell'itinerario difficile.

Se invece trasformate la mappa in una descrizione a parole, e la inviate scritta a grossi caratteri, difficilmente il rumore di trasmissione coprira' piu' di una lettera ogni tanto; munito di un buon dizionario, il vostro corrispondente avra' molte possibilita' di recuperare tutte le informazioni inviate da voi. Dunque la trasformazione in digitale (che in realta' non c'entra niente con le dita, provenendo dall'inglese digit, cioe' cifra, numero) permette di immagazzinare e trasmettere i segnali audio molto piu' facilmente, facendo anche uso di strumenti come i calcolatori, naturalmente predisposti a trattare cifre e numeri. Esistono comunque errori che anche la trasmissione digitale non puo' correggere, ed artefatti difficili da mettere in relazione con l'esperienza di ascolto, come la distorsione alle alte frequenze, la limitazione della banda passante, ecc. che hanno definitivamente abbattuto il mito del 'suono digitale perfetto ' tanto propagandato agli inizi degli anni Ottanta.

Nulla la vieta...si sa di esperimenti per immagazzinare dati e numeri sotto forma di pacchetti di ondulazioni nei solchi di speciali dischi di vinile. Esperimenti, a quanto pare, di tipo militare. Abbandonata perche' sostituita dalla registrazione ottica e magnetica

Preenfasi: Il segnale audio, prima di essere convertito in digitale, puo' essere sottoposto a preenfasi per aggirare alcuni problemi correlati alle apparecchiature di conversione.

Modulazione : i pacchetti di campioni numerici possono essere utilizzati per modulare la frequenza di un segnale 'portante' (similmente alle trasmissioni radio ) che viene successivamente inciso sul supporto. Questo sistema permette di riutilizzare gran parte delle tecnologie di immagazzinamento analogico con i segnali digitali, senza compromettere la qualita' dell'archiviazione.

Compressione dei dati: i dati numerici che rappresentano il segnale audio possono essere sottoposti ad algoritmi che ne riducono l'ingombro di spazio. Si va dai sistemi concettualmente assimilabili allo Zip, che razionalizzano il flusso dei dati senza scartare nessuna informazione, a quelli che scartano gran parte delle informazioni contenute nel segnale, conservando il minimo indispensabile ad evitare le crisi di nervi dell'ascoltatore... Anche i sistemi analogici talvolta fanno uso di processori per ottimizzare i livelli di segnale riproducibili, ma la pratica di scartare vere e proprie percentuali del segnale audio si e' diffusa solo con l'avvento delle tecniche numeriche.

Virtualmente i supporti plastici sono non deperibili e possono essere immagazzinati nelle condizioni opportune per tempi ipotizzabili dell'ordine dei secoli (a seconda del materiale).

Ha finalmente preso il posto della Compact Cassette sul finire del ventesimo secolo. Stiamo parlando del disco ottico digitale. Il Compact Disc (NON Compact Disk, per la miseria...) e' solo l'esempio piu' diffuso e 'consumato' di questa tecnologia. I pacchetti di dati numerici che rappresentano il nostro segnale musicale digitalizzato vengono incisi su di una superficie metallica (supportata da un disco di plastica trasparente, generalmente policarbonato) sotto forma di minuscole intaccature adatte ad essere esplorate da un raggio laser. La luce laser riflessa dal disco viene poi letta da un sensore ottico e la sequenza di dati ricostruita. Appositi segnali ausiliari incisi sul disco guidano il laser nel 'tenere il solco' e algoritmi di correzione dell'errore aiutano il sistema a ricostruire dati letti in maniera incompleta da una superficie danneggiata.

Alcuni dischi ottici presentano, in luogo dello strato di semplice alluminio (oro, nei casi di lusso...) uno strato fotosensibile che puo' essere inciso da un laser di registrazione. Questi sono detti dischi WORM (Write Once Read Many) di cui il piu' noto esponente e' il CD-R. Di questa gia' privilegiata razza, esiste poi una sottospecie che e' anche cancellabile. Questi sono detti WMRM (Write Many Read Many) e scommetto che un CD riscrivibile (CD ReWritable) lo avete visto in giro... altri sistemi di incisione ottica includono l'uso di campi magnetici, ma sono di uso meno comune.

Per quanto riguarda le pellicole, dato che le colonne sonore digitali del cinema odierno sono spesso incise su un disco che viene sincronizzato con il proiettore, non so quanto si possa parlare di incisione digitale ottica su supporti diversi dal disco. Va da se' che tecnicamente la cosa e' possibile e anzi puo' garantire immagazzinamenti in teoria infiniti...

La capacita' di immagazzinamento virtualmente puo' non avere limiti. (pellicole)

Il supporto e' deperibile, anche se ben archiviato. La sua qualita' si degrada progressivamente, ma in maniera generalmente lenta (pellicole, WORM, WMRM, forse anche i MagnetoOttici ).

La durata dei dischi ottici in generale non e' prevedibile. Non sono impossibili casi di degrado spontaneo dei dischi di normale commercializzazione dovuti a manifattura di scarsa qualita'. Le versioni registrabili e cancellabili dei CD sono in generale assai piu' inaffidabili e possono manifestare cedimenti improvvisi dopo un periodo di tempo anche breve, talvolta a causa di registrazioni non completamente riuscite. Parziale consolazione per l'utente che perde i dati incisi su un disco cancellabile, e' la sua riutilizzabilita'.

Molto tempo prima che il CD venisse ideato e commercializzato da Philips e Sony, pionieri come Nippon Columbia (Denon) utilizzavano tecniche digitali per realizzare i loro LP, e gia' all'inizio degli anni Settanta si sentiva l'esigenza di registrare in digitale i lavori discografici. Cosi' i primi registratori digitali fecero la loro comparsa. Si trattava in gran parte di videoregistratori (Sony Betamax) muniti di uno speciale adattatore, che consentiva di registrare sulla videocassetta le sequenze numeriche anziche' i normali fotogrammi video. Perche' usare videoregistratori invece di normali registratori a cassette o a bobine?

Il problema e' che per digitalizzare un segnale audio ad un buon livello di fedelta' e' necessario acquisire molti campioni in un secondo. I pacchetti di oscillazioni che rappresentano i campioni appaiono come forme d'onda squadrate che contengono componenti a frequenze molto alte, frequenze che i normali registratori a cassette o a bobine hanno difficolta' a trattare. I videoregistratori, invece, grazie alle loro testine a tamburo ruotante hanno la possibilita' di incidere segnali ad alta frequenza senza problemi; di qui la scelta di utilizzarli come primi registratori digitali.

Nel mondo professionale i registratori digitali si sono evoluti in una molteplicita' di forme; dai quelli a testine fisse o rotanti a due tracce fino ai monumentali 24/32 canali. Inoltre il formato digitale 16 bit / 44100 Hz e' sempre piu' spesso sostituito dai 20 o 24 bit / 96000 Hz, per una migliore qualita' sonora. Per trasferire su CD le registrazioni il formato viene poi ridotto al solito 16/44100, ma le registrazioni originali sono gia' pronte per supporti futuri...

Un formato dalle splendide prestazioni, che purtroppo e' stato riservato al mercato professionale (la paura delle case discografiche di un formato migliore e piu' versatile del CD ha reso introvabili i nastri preregistrati) e' il DAT (Digital Audio Tape). Nato come sostituto della Compact Cassette ha presto raggiunto livelli qualitativi almeno pari al CD con in piu' la registrabilita'.

Tecnicamente il registratore DAT e' una versione miniaturizzata del videoregistratore a testine rotanti, munito di convertitori A/D D/A integrati e meccanismo di caricamento della microcassetta, anch'essa in tutto simile ad una videocassetta in miniatura. Un meccanismo anticopia (SCMS) impedisce la 'clonazione' seriale dei CD.

Il DAT e' una magnifica occasione mancata. Se ne avete uno, potete usarlo per registrare dal vivo o poco altro. Non troverete album registrati in negozio.

Se il DAT e' troppo buono, avra' pensato qualcuno, perche' non provare qualcosa di piu' modesto, che non minacci il CD e che comunque rappresenti un miglioramento rispetto alla Compact Cassette?

Entra in scena la DCC (Digital Compact Cassette). Patrocinata dalla Philips (che tentava di bissare il successo del CD) con il supporto di altri marchi, si basava su una cassetta molto simile alla classica Compact Cassette, con nastro 'metal'. Una testina fissa incideva i segnali digitali sul nastro dopo che un processore li aveva sottoposti a compressione 'lossy' cioe' dopo aver scartato piu' della meta' dei dati originali. Il registratore era anche in grado di leggere le vecchie cassette analogiche ma non di registrarle, forzando cosi' la transizione al nuovo formato.

In piu' la DCC offriva capacita' testuali (titolo del brano, messaggi di testo sul display del lettore).

Se la DCC fosse un passo in avanti rispetto alla cassetta analogica e' stato dibattuto; pochi si sono arrischiati a dire che potesse competere con il CD o il giradischi analogico...

Nato durante gli anni '90, questo formato e' presto deceduto per mancanza di pubblico; in realta' l'utente medio della cassetta aveva in mente principalmente il costo di esercizio, e solo il CD registrabile e' stato in grado di sconfiggere la cassetta analogica, con in piu' il bonus (largamente ignorato dagli utenti tipici) di una maggiore qualita' sonora.

In questo breve panorama, che non vuole in nessun modo essere completo, si inserisce anche la registrazione digitale magnetica su disco, di grande attualita' grazie all'ingresso del computer nel mondo della riproduzione sonora. Dato che i calcolatori elettronici sono in grado di trattare i segnali digitali audio come semplici dati numerici, da ormai molti anni essi sono impiegati nella produzione discografica per immagazzinare ed elaborare i suoni. Nomi come Macintosh o ProTools, giusto per fare un paio di esempi, sono ben noti a chiunque abbia avuto a che fare con la produzione musicale. I calcolatori immagazzinano tipicamente i dati all'interno delle loro memorie a disco, note come hard disk, i quali sono nient'altro che dischi metallici ricoperti da strati sensibili ai campi magnetici. Testine comandate da servomeccanismi permettono la lettura e la scrittura dei dati digitali su questi dischi, che stanno ormai raggiungendo capacita' estremamente grandi. Gia' non e' difficile acquistare hard disk con capacita' equivalente a quella di 150(!) CD. Discografici permettendo, l'idea di riversare la propria collezione di dischi su hard disk e' interessante.

Il supporto e' deperibile, anche se ben archiviato. La sua qualita' si degrada progressivamente, ma in maniera generalmente lenta. Piccoli degradi non saranno avvertibili, degradi pronunciati potranno rendere completamente illeggibile il supporto.

La durata dei dischi magnetici in generale non e' infinita. Non sono rari casi di rottura spontanea degli organi meccanici di un hard disk. In questi casi la perdita del contenuto e' quasi sempre completa. Vibrazioni o sbalzi di tensione possono compromettere questi dischi o portarli a funzionare in maniera inaffidabile.