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Ambisonics - Audio 3D

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25.10. Ambisonics

È una tecnica che risale agli anni '70 e che presenta caratteristiche uniche e tuttora assolutamente valide. La scarsa diffusione ai tempi del suo concepimento è dipesa anche dall'eclatante fallimento del sistema quadrifonico che non fu in grado di rispettare le aspettative e fu causa di forti perdite per le società che avevano deciso di puntare tutto su quel nuovo sistema. Tuttavia il sistema Ambisonics rimane uno dei più completi sistemi di microfonaggio e riproduzione sonora esistenti in quanto permette di conservare tutte le informazioni relative alla spazialità del suono e consente una decodifica del segnale diversa a seconda del numero di altoparlanti utilizzati per la riproduzione.Per la registrazione viene utilizzato un microfono omnidirezionale [Vedi: Microfoni omnidirezionali] posto nel centro e tre microfoni con diagramma polare a 8 disposti secondo le tre direzioni dello spazio. La riproduzione è stereo compatibile dunque può essere effettuata con 4, 3 o 2 altoparlanti. La figura seguente mostra il diagramma polare complessivo quando i quattro microfoni vengono assemblati nelle posizioni sopra descritte:

Diagramma polare di un microfono Soundfield
Diagramma polare di un microfono Soundfield

Questo tipo di microfono viene chiamato Soundfield (campo sonoro) ed è in grado di registrare informazioni sonore relative alle tre direzioni dello spazio. I segnali estratti da questo microfono sono 4: X,Y,Z (a forma di 8, uno per ogni asse dello spazio) e W (omnidirezionale). Per poter gestire questi segnali è necessaria un'unità di controllo che permetta di manipolarli e miscelarli nella maniera desiderata. Si fa riferimento ai 4 segnali prelevati dal microfono come A-Format (formato A) mentre, dopo essere passati attraverso l'unità di controllo, i segnali vengono identificati come B-Format (formato B). L'azione principale svolta dall'unità di controllo è quella di rimediare alle differenze di tempo tra i vari segnali. Questo perché in realtà i 3 diagrammi polari [Vedi: Diagramma polare di un microfono] a forma di 8 vengono realizzati con 3 coppie di microfoni di tipo ipercardioide con le opportune inversioni di fase. Dato che il microfono soundfield deve simulare una ricezione puntiforme, per una riproduzione più accurata ma soprattutto per evitare le cancellazioni di fase nella miscelazione dei segnali, l'unità di controllo agisce sui ritardi in modo da simulare un posizionamento di microfoni con i diaframmi coincidenti. La figura seguente mostra la disposizione delle membrane in un microfono soundfield.

Membrane di un microfono Soundfield
Membrane di un microfono Soundfield

Una volta disponibili i segnali nel formato B è possibile simulare una qualsiasi tecnica di microfonaggio stereo a microfoni coincidenti [Vedi: Tecniche di microfonaggio stereo: Microfoni coincidenti] anche nelle tre dimensioni dello spazio ed è questa caratteristica che rende rivoluzionaria questa tecnica. Con riferimento al diagramma polare precedente, immaginiamo di combinare i soli segnali X e Y lasciandone inalterata l'ampiezza. Il diagramma polare risultante sarà una figura di 8 con i lobi disposti su un asse di 45o rispetto agli assi X e Y. Questo ci mostra la grande potenzialità di questa tecnica di microfonaggio la quale, fornendo tutte le informazioni necessarie riguardo alla spazialità del suono consente di simulare qualsiasi puntamento microfonico. Se per esempio decidiamo di alzare verso l'alto il diagramma polare appena ottenuto sarà sufficiente aggiungere una piccola quantità di segnale Z ai due precedenti. L'angolo verticale di puntamento sarà regolato dalla quantità di segnale Z che aggiungiamo. Immaginando di registrare con questa tecnica un'intera orchestra, saremo in grado di volta in volta di puntare il nostro 'microfono virtuale' verso qualsiasi zona e dunque di dare maggior enfasi ad una sezione di strumenti piuttosto che ad un'altra (ad esempio nei momenti tra un pezzo e l'altro potremmo decidere di puntare verso il pubblico[91]). Una volta disponibili, i 4 segnali X, Y, Z e W possono essere codificati e ridotti a 2 ossia ai canonici L e R seguendo un'idea analoga alla codifica del Dolby ProLogic descritta in precedenza (anche se incompatibile con questa) e naturalmente viene fatto in modo di conservare la compatibilità stereo e mono. Per quanto riguarda la fase di decodifica, questa dipende strettamente dal numero di altoparlanti che si intende utilizzare per la riproduzione. Il numero va da 4 a 8 e influenza la decodifica anche in base al fatto di dover riprodurre o meno l'informazione sull'asse Z. Vi sono dei codificatori che effettuano una codifica del segnale in formato A nel formato 5.1 del Dolby Pro-Logic e che dunque può essere decodificato dal sistema surround più diffuso commercialmente evitando così di dover disporre di un decodificatore Ambisonics. Naturalmente in questo modo molte informazioni riguardo al suono originario vengono perse specialmente in quanto la decodifica non dipende più dal numero di altoparlanti impiegati.

Oggi questo sistema è stato riscoperto e gode di grande attenzione grazie alla sua affinità con il mondo delle telecamere 3D e della realtà virtuale. Questi sistemi infatti consentono di modificare la visione a seconda di dove punta lo sguardo dello spettatore. Di conseguenza disporre di un sistema che modifica il campo sonoro in accordo con lo sguardo permette di avere un'esperienza 3D completa sia dal punto di vista video che dal punto di vista audio.



[91] Ripetiamo a scanso di equivoci che si tratta di un puntamento virtuale e che questo viene effettuato nella fase di riproduzione dei segnali e non durante la ripresa. Altrimenti sarebbe stato un puntamento reale, no?

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Il corso è adottato in varie forme da molte scuole di tecnica del suono, che sono elencate in una apposita sezione.

Vi sono poi altre sezioni con approfondimenti tecnici e notizie sempre inerenti al mondo dell'ingegneria del suono e anche una sezione dedicata ail'audio professionali con il sistema operativo Linux.

 

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