registrazióne (tecnologia)
Indice
Generalità
Trasferimento del segnale sonoro, come grandezza variabile rispetto al tempo corrispondente alla pressione sonora istantanea, su un supporto adatto, sicché la coordinata tempo del segnale diventa una dimensione lineare (lunghezza) del supporto. La riproduzione è invece la trasformazione inversa, con la quale il segnale registrato si ritrasforma nel segnale sonoro precedente, con minore o maggiore fedeltà. Oltre che il suono (e la voce) la registrazione elettronica riguarda qualsiasi tipo di informazione (dati, testi, immagini). Dalla fine del sec. XX vengono sempre più usati metodi digitali (per esempio, mediante registrazione su compact disc), mentre quelli tradizionali sono tipicamente analogici. In altri termini, il segnale analogico viene campionato, cioè si determina il valore numerico o digitale, a intervalli di tempo molto ravvicinati, della grandezza variabile nel tempo. Questi numeri, trasformati in numeri binari, vengono quindi registrati su un supporto adatto, generalmente un disco, sotto forma di tacche la cui presenza o assenza rappresenta le cifre binarie 1 (uno) e 0 (zero). Con la diffusione dell'informatica e della telematica si è così aperta la strada al “documento elettronico”, alternativo al documento cartaceo, reso possibile dalla disponibilità di memoria di massa (ottica o magnetica) di grandi capacità e di programmi in grado di trattare testi e immagini. La registrazione elettronica digitale è ormai in grado di conferire all'informazione le caratteristiche del documento cartaceo e presenta i vantaggi tipici dei mezzi informatici, ossia facilità di aggiornamento, disponibilità geograficamente decentrata, bassi costi di memorizzazione e consultazione, compattezza degli archivi elettronici. In generale nella registrazione vengono usati tre metodi, rispettivamente chiamati di registrazione meccanica, ottica e magnetica. Nella descrizione dei tre metodi ci si limita al caso monofonico, con registrazione e riproduzione mediante un unico canale, rinviando a stereofonia per gli aspetti tecnici della registrazione e riproduzione stereofonica. I tre metodi hanno in comune il seguente schema di principio: in registrazione il segnale sonoro, prodotto in un ambiente provvisto di particolari requisiti (sala da concerto, studio di registrazione), viene raccolto da un certo numero di microfoni, ciascuno collegato a un preamplificatore; i segnali elettrici uscenti dai preamplificatori vanno a un miscelatore la cui uscita è collegata a un equalizzatore che corregge la curva di risposta in frequenza dell'insieme in relazione alle caratteristiche specifiche del sistema di registrazione. Dall'equalizzatore il segnale passa a un gruppo amplificatore di alta fedeltà e da questo al trasduttore specifico. In riproduzione il segnale esce dal trasduttore, che converte il segnale registrato in segnale elettrico, e va a un quadripolo filtrante che ha l'effetto eguale e contrario, nei confronti della risposta in frequenza, dell'equalizzatore del sistema di registrazione. Dall'uscita di questo, il segnale, opportunamente amplificato da un amplificatore di potenza, va a uno o più altoparlanti che emettono il segnale sonoro. Indipendentemente dal sistema usato, poiché il supporto del segnale registrato è in moto sotto il trasduttore e questo moto è dovuto a un organo rotante, condizione fondamentale per la fedeltà è l'uniformità della velocità di rotazione; le relative fluttuazioni si traducono in fluttuazioni di frequenza, quindi di altezza del segnale sonoro. Dette fluttuazioni, che non sono mai completamente eliminabili, vengono chiamate miagolio (flutter) se lente, mentre sono definite scintillamento (vow) se rapide.
Registrazione e riproduzione meccanica
L'apparato di registrazione è costituito da un giradischi, rotante a velocità rigorosamente costante e azionato da un motore sincrono. Sopra al disco rotante si muove il trasduttore fonoincisore, mobile lungo un braccio radiale, trasduttore che porta il bulino incisore con puntina di zaffiro o di rubino sintetico. Il fonoincisore si muove in senso ortogonale al solco nel piano del disco. Il trasduttore incisore è generalmente del tipo a bobina mobile, dotato di reazione elettromeccanica. La bobina del trasduttore è alimentata dall'amplificatore, mentre la bobina di reazione è collegata in controfase all'ingresso dell'amplificatore. La risposta in frequenza dell'apparato registratore è definita dalla caratteristica di registrazione che riporta la velocità di oscillazione della puntina del fonoincisore in funzione della frequenza, per segnale di ampiezza costante. La caratteristica per incisione su disco a scopo professionale è tale che l'ampiezza del segnale inciso sia indipendente dalla frequenza, per tensione costante di alimentazione del fonoincisore. In riproduzione, sul disco rotante poggia il fonorivelatore. Il quadripolo filtrante posto all'uscita del trasduttore deve avere una risposta in frequenza tale che la risposta globale del registratore e del riproduttore risulti pressoché orizzontale, in modo da rendere minima la distorsione lineare. Il sistema globale è però affetto da distorsioni non lineari, dovute al tracciamento (distorsione di tracciamento), alla deviazione della traiettoria della puntina di registrazione rispetto alla traiettoria della puntina di riproduzione, alle deformazioni delle pareti del solco. L'inconveniente più grave della registrazione meccanica, che la rende di livello lievemente inferiore alla registrazione magnetica, è il fruscio o rumore di fondo, anche se con l'introduzione dei dischi microsolco il fenomeno è stato assai attenuato. Un metodo per ridurne ulteriormente gli effetti consiste in una preenfasi (aumento dell'ampiezza di registrazione) alle frequenze elevate in registrazione, con corrispondente deenfasi in riproduzione. Nella registrazione e riproduzione digitale, su un disco di materiale plastico, per mezzo di un raggio laser, vengono incise delle tacche microscopiche e oblunghe. La faccia del disco è quindi rivestita con un sottile foglio trasparente di plastica. In riproduzione, il disco (generalmente di dimensioni inferiori a quelle dei dischi tradizionali) è letto da un raggio laser che sfrutta il diverso potere riflettente (o trasmittente) della parte incisa e di quella non incisa. Gli impulsi luminosi vengono quindi trasformati da un convertitore digitale-analogico in un segnale elettrico che passa all'apparato di amplificazione e ai diffusori.
Registrazione e riproduzione ottica
Il supporto normalmente usato per questo tipo di registrazione è una pellicola cinematografica lungo la quale sono riservate a tale scopo una o più bande laterali (colonne sonore). In particolare, quando si hanno due colonne sonore come nel caso della stereofonia la registrazione ottica è sostituita dalla registrazione magnetica effettuata con identici metodi operativi e del resto largamente utilizzata per la registrazione anche di una sola colonna sonora. La registrazione viene generalmente effettuata su una pellicola separata dal negativo usato per la registrazione delle immagini. Colonna visiva e colonna sonora vengono poi riunite in fase di missaggio sulla copia di lavorazione, dalla quale sono in seguito ricavati i positivi per la proiezione. Il sincronismo tra colonna visiva e colonna sonora viene ottenuto mediante il “ciac”, ma la colonna sonora viene riprodotta sulla copia di lavorazione con un anticipo o un ritardo di un numero prefissato di fotogrammi rispetto a quella visiva (vedi proiettore). La registrazione ottica viene eseguita con due tecniche dette di registrazione a densità variabile e ad area variabile. La prima si ha quando la larghezza della striscia registrata è costante, ma la sua trasparenza è variabile; le variazioni di trasparenza lungo la colonna sonora hanno la stessa legge delle variazioni temporali di ampiezza del segnale registrato. La tecnica più usata per ottenere la colonna sonora è quella della valvola di luce, che consiste in un galvanometronel quale il campo magnetico prodotto da un magnete permanente agisce su due nastri metallici, che delimitano una fenditura, attraversati entrambi dalla corrente fonica, cioè dalla corrente elettrica che riproduce il segnale sonoro. La forza agente fra i due nastri fa variare la larghezza della fenditura con la legge della corrente fonica. Un opportuno sistema ottico focalizza la fenditura su una pellicola in moto in direzione trasversale, cosicché il tempo di esposizione risulta proporzionale alla larghezza della fenditura; quindi l'annerimento della colonna sarà proporzionale all'ampiezza del segnale sonoro. La registrazione ad area variabile si ha quando, mediante un galvanometro a specchio, si fa variare la lunghezza di una fenditura proporzionalmente all'ampiezza di un segnale fonico; su una pellicola che scorre dietro alla fenditura risulterà quindi registrata una colonna di altezza variabile con il segnale fonico. Durante la riproduzione, in entrambi i sistemi, la colonna sonora, che appare in positivo sulla pellicola da proiettare, cioè con le zone chiare e scure invertite, scorre davanti a una sorgente luminosa, mentre dietro la colonna vi è una fotocellula che raccoglie il flusso luminoso che ha attraversato la colonna. Se la registrazione è a densità variabile, il flusso luminoso è inversamente proporzionale all'annerimento, ossia direttamente proporzionale alla trasparenza; è invece proporzionale all'area non impressionata, ossia trasparente, nel sistema ad area variabile. In entrambi i casi, il segnale elettrico di uscita dalla fotocellula è proporzionale all'ampiezza istantanea del segnale sonoro registrato.
Registrazione e riproduzione magnetica
Il supporto sul quale viene effettuata la registrazione è un nastro magnetico. Il fenomeno sfruttato è il magnetismo residuo del materiale ferromagnetico distribuito lungo il nastro; infatti quando una porzione di nastro passa sotto la testinadi registrazione del registratore, testina che è un elettromagnete alimentato dalla corrente fonica, il materiale magnetico è sotto l'azione di un flusso di induzione magnetica a cui corrisponde un campo proporzionale in ogni istante al valore della corrente fonica. Quindi, mentre quella porzione di nastro si allontana dalla testina, con la diminuzione del campo l'induzione scende fino al valore residuo; ossia, in ogni punto del nastro resta la traccia magnetica di un dato valore della corrente fonica. In realtà il coefficiente di proporzionalità fra l'induzione residua Br e la corrente fonica If dipende dalla frequenza; inoltre, anche per un segnale sinusoidale il fenomeno non è lineare. Per ridurre tale distorsione non lineare il metodo comune è quello di sovrapporre alla corrente fonica una corrente di polarizzazione alternata a frequenza fra 50 kHz e 150 kHz. Per la riproduzione si usa una testina analoga a quella di registrazione costituita da un elettromagnete, con i morsetti di uscita collegati all'amplificatore dello stadio di riproduzione. Infatti, mentre sotto le espansioni polari passa il nastro registrato con induzione residua variabile Br, si crea ai morsetti della bobina una forza elettromotrice variabile proporzionale alla derivata
dell'induzione Br, di ampiezza proporzionale a Br, quindi al segnale fonico registrato. Il coefficiente di proporzionalità dipende anche ora dalla frequenza; ciò dimostra la necessità dei circuiti di equalizzazione per ottenere elevata fedeltà. Un altro elemento assai importante per la fedeltà è la velocità del nastro che ha valori normalizzati: 4,75; 9,5; 19; 38; 76 cm/s. La fedeltà cresce con la velocità. Con la registrazione magnetica, a differenza dei metodi precedenti, è possibile cancellare le registrazioni dal supporto. La cancellazione si effettua sottoponendo il nastro in moto a un intenso campo magnetico alternato, che è in genere lo stesso usato per la polarizzazione; via via che una data sezione si allontana dalla testina, i successivi cicli di isteresi a induzione massima decrescente annullano il magnetismo residuo. Un confronto complessivo fra i tre tipi di registrazione (meccanica, ottica, magnetica) nelle loro caratteristiche fondamentali (fedeltà, dinamica, rumore di fondo) è a vantaggio della registrazione magnetica. Anche nel caso della registrazione magnetica professionale viene sempre più spesso usato il metodo digitale.
Registrazione delle immagini: generalità
Con procedimento analogo a quello usato per la registrazione dei suoni è possibile registrare immagini opportunamente tradotte in segnali video; si prestano molto bene alla registrazione i programmi televisivi in quanto già all'origine prodotti come segnali video-audio, ma è possibile trasformare anche immagini impressionate su pellicole cinematografiche (per esempio, film, cartoni animati, ecc.). Secondo l'impiego pratico, pertanto, si hanno sistemi di registrazione di tipo professionale, generalmente destinati agli impianti di diffusione televisiva, e sistemi di registrazione di tipo civile, previsti per alimentare direttamente i normali televisori con un segnale atto a permettere la riproduzione video a uso privato di programmi in bianco e nero e a colori.
Registrazione videomagnetica delle immagini
Il sistema più diffuso di registrazione video è la registrazione videomagnetica, detta anche Ampex, basata sugli stessi principi fisici che permettono la registrazione dei suoni, ma con tecniche molto più sofisticate, perché con i procedimenti convenzionali (anche operando con un traferro ridottissimo tra testine di registrazione e nastro), occorrerebbe una velocità di scorrimento del nastro di ben 35 m/s. In pratica, per contenere tale velocità a valori accettabili, si opera con nastro e testine di registrazione entrambi in movimento: il nastro in senso generalmente orizzontale e le bobine in senso ortogonale al nastro stesso. In tal modo sul nastro magnetico di 50,8 mm di larghezza vengono tracciate in rapida successione, in senso trasversale, delle piste di registrazione video ciascuna di 0,25 mm di larghezza intervallate tra loro di soli 0,17 mm. È così sufficiente una velocità di scorrimento del nastro magnetico di 38,10 cm/s per una normale banda di registrazione video in bianco e nero e a colori. Il nastro utilizzato è fatto con speciali sostanze plastiche che accettano una certa deformazione elastica tale da permettere alle testine di registrazione di venire forzate, nel loro movimento, sulla superficie del nastro; si ottiene così una buona aderenza e quindi un minimo di traferro tra nastro e bobine, il che fornisce un buon rapporto tra segnale e disturbo. Si opera in pratica con quattro testine distribuite su di un tamburo ruotante alimentato da collettori ad anello e da spazzole. Con questo sistema, tramite un'opportuna commutazione elettronica in funzionamento sincrono al movimento del nastro, con il segnale video viene alimentata unicamente la testina che entra via via in contatto con il nastro stesso che registra il segnale relativo all'audio. Naturalmente ogni errore nella geometria del sistema di registrazione (in particolare dovuto a usura delle testine) può dare luogo a imperfezioni nel segnale video riprodotto. È necessario quindi inserire un sistema di correzione, detto ATEC (da Automatic Time Element Compensation), per compensare automaticamente queste alterazioni nel segnale. La grande diffusione di questo metodo in campo televisivo è dovuta alla qualità e alla stabilità dei segnali, nonché alla praticità di funzionamento, dato che su di una bobina è possibile registrare da 60 a 90 minuti di programma.
Registrazione a “vidigrafo” delle immagini
Un altro sistema usato è la registrazione a “vidigrafo”, sistema costituito da un televisore alimentato direttamente via cavo in “circuito chiuso” dai segnali provenienti dalle telecamere, cui è accoppiata, dal punto di vista ottico, una cinepresa di tipo speciale che impressiona i fotogrammi in sincronismo e in accordo con il sistema televisivo in atto. Ogni fotogramma deve venire impressionato dalla visione che si localizza sullo schermo del monitor nel corso di una scansione completa delle righe di analisi del sistema e successivamente si deve chiudere l'otturatore, spostare il successivo fotogramma e riaprire l'otturatore della cinepresa, il tutto nell'intervallo di tempo durante il quale il pennello elettronico del cinescopio, terminata la scansione, si sposta dalla fine dell'ultima riga all'inizio della prima della trama successiva. La realizzazione di un simile tipo di cinepresa sincrona è piuttosto complessa, per cui si preferisce generalmente riprendere le informazioni video durante un solo semiquadro e spostare il fotogramma durante il semiquadro successivo, dotando lo schermo del cinescopio di adatta persistenza ed eccitandolo, durante il semiquadro che non viene registrato, con un'intensità superiore, in modo che mantenga egualmente le informazioni video durante la ripresa nel corso del semiquadro seguente. Ai bordi dei fotogrammi così impressionati, su opportune piste magnetiche vengono registrati i segnali audio relativi alla scena da riprodurre.
Registrazione professionale delle immagini
Esiste anche un sistema di registrazione professionale impropriamente definito come video e realizzato dalle cosiddette telecinecamere, costituite da sistemi di normale ripresa cinematografica accoppiati in un tutto unico a delle telecamere che consentono al regista di seguire le scene su normali monitor e di ottenere una regia cinematografica molto pratica ed efficace, con notevole riduzione del metraggio di pellicola impressionata.
Registrazione delle immagini con cassette a nastro magnetico
Tra i sistemi di registrazione video di tipo civile destinati all'uso da parte di privati, notevole successo hanno avuto le cassette a nastro magnetico (videocassette), che operano con un nastro di notevole qualità e di 1,27 cm di altezza e permettono, tramite un videoregistratore, di registrare un programma video ricavato come segnale da un normale televisore, oppure di riprodurre un programma già registrato sul nastro. Una telecamera connessa al videoregistratore permette di effettuare delle registrazione video in proprio, registrando sul nastro anche i suoni che accompagnano la scena; tutta la registrazione può venire cancellata e il nastro riutilizzato.
Registrazione delle immagini: il sistema EVR
Meno diffuso è il sistema EVR (Electronic Video Recording), in cui il nastro è costituito da una pellicola fotografica con bordi magnetici ai lati. La diffusione dei videoregistratori ha assunto proporzioni enormi, grazie principalmente alla facilità d'uso e all'utilizzo di videocassette (e non di bobine) di dimensioni normalizzate in vendita vergini o preregistrate. Anche nel campo della registrazione e riproduzione dell'immagine video si sono sviluppati sistemi di tipo digitale (DVD) nei quali appositi dischi sono incisi e riprodotti con sistemi laser (vedi videodisco).