Italiano -English -Termini d' uso -Sitemap |
![]() |
Home-Informatica-Elettronica-Radiotecnica-Audio-Sismologia-Chi sono-Contatti |
![]() Benvenuti nella mia pagina dedicata all' Audio-Hi-fi Cercherò in questa pagina di definire con argomenti adatti a tutti l' immenso mondo che stà dietro alla semplice frase "Elettronica e audio Hi-Fi" non è come potrete capire un compito semplice ma ci proverò. Naturalmente, come già detto sulle altre pagine di questo sito è impossibile condensare una materia vastissima in questo piccolo testo, ma se avete intenzione di approfondire (vista la mia esperienza sull' argomento che inizia nel 1984) o avete bisogno di una consulenza professionale potete mettervi in contatto con me tramite la pagina Contatti. L' elettronica e l' audio, cenni storici Come abbiamo avuto modo di vedere nella pagina componenti elettronici attivi ed in quella Radiotecnica uno degli impieghi più massicci dell' elettronica è quello nel campo AUDIO. L' audio è quella branca dell' elettronica che utilizza le apparecchiature elettroniche per registrare su appositi supporti e successivamente riprodurre musica e canto. L' elettronica viene utilizzata nelle esecuzioni musicali dal vivo ed in quelle in studio per captare-condizionare-amplificare-registrare-riprodurre i suoni e le voci prodotti dagli artisti e dai musicisti durante le loro esibizioni . Fino agli anni 20 del 900 le esecuzioni musicali non dilettantistiche avvenivano principalmente dal vivo in strada, nelle sale da concerto oppure nei teatri da parte delle orchestre, bande musicali o singoli musicisti, ricavandole dalle note presenti sui pentagrammi, l' alternativa era la registrazione-riproduzione meccanica con il grammofono (ma solo dall' anno 1887), sistema veramente arcaico e con una qualità audio molto discutibile. Questo succedeva perchè non era disponibile una tecnologia che permettesse di registrare-riprodurre le esecuzioni con una buona qualità e che fosse alla portata di tutte le classi sociali. L' avvento della corrente elettrica e quindi delle prime apparecchiature elettroniche e l' invenzione del diodo e del triodo termoionico permise di inventare i primi giradischi, i girafili (arcaici registratori) e altresì permise di utilizzare i microfoni a carbone come trasduttore per captare l' audio, l' arrivo poi delle radiotrasmissioni diede un forte impulso alla ricerca e sviluppo di nuove soluzioni per captare-registrare e riprodurre la musica e le voci, ma si trattava comunque sempre di soluzioni costose e non per tutti e con fedeltà non elevata. Un nuovo forte impulso alla ricerca audio a scopo di intrattenimento arrivò quando i regimi totalitari degli anni 30 del 900 cercarono di utilizzare la radio a scopo di propaganda politica e quindi si cercò di fare entrare la radio in tutte le case producendo apparecchiature a basso costo e vendute a prezzo calmierato (con alterni successi). Ma la vera svolta arrivò alla fine degli anni 50 con il boom economico in Europa e la comparsa del fenomeno degli "urlatori" ( musica non impegnata-commerciale e cantanti non lirici), il quale permise lo sviluppo dell'industria discografica e il consumo della musica a tutte le categorie sociali e alle persone non esperte, il contemporaneo avvento della modulazione di frequenza introdusse trasmissioni radiofoniche con qualità hi-fi e stereofoniche, questo innescò la richiesta da parte del pubblico di apparecchiature audio-elettroniche con fedeltà più curata e quindi l' arrivo dell' Hi-Fi (alta fedeltà) così come la conosciamo oggi, l' arrivo contemporaneo del transistor coi suoi nuovi parametri di affidabilità e piccole dimensioni aprì un mondo nuovo anche nel campo audio.Vennero quindi inventati i dischi microsolco stereofonici ottenuti incidendo su un supporto in vinile (prima erano in alluminio con verniciatura superficiale in ceralacca), i giradischi stereo per leggere i suddetti dischi e i registratori a nastro stereo ( bobine e compact cassette). Successivamente all' inizio degli anni 80 del 900 dopo l' invenzione del compact disc (CD) da parte di PHILIPS e Matsuschita-Panasonic l'audio ha vissuto una nuova rivoluzione cominciando a diventare digitale e sono comparsi i lettori CD con qualità audio ineccepibile, negli ultimi tempi le codifiche di compressione ATRAC-MPEG-MPASC-AAC-AMR ed altre hanno permesso di portare l' audio Hi-Fi ( con minore qualità) su internet e quindi di far diventare la musica un patrimonio globale.Di seguito alcune immagini ingrandibili:![]() Grammofono
Radio degli anni 40 del 900
Compact cassette
Tubi termoionici usati
in campo audio
La ripresa e la registrazione audio ad alta
fedeltà viene effettuata con apparecchiature professionali di una certa
classe (e costo) e senza compromessi per quanto riguarda la qualità, di
seguito una descrizione delle apparecchiature necessarie.
il primo anello della catena che è anche il più
importante è il microfono.
Il
microfono
è un trasduttore incaricato di convertire le onde sonore in variazioni
di tensione elettrica, esistono microfoni
piezo-elettrici, a
condensatore, a nastro e a
carbone, vengono descritti così in base al tipo di materiale utilizzato
per la trasduzione. Il microfono è il componente più importante di un sistema di
ripresa audio, perchè deve convertire i suoni in segnali elettronici
senza creare distorsioni e nel modo più fedele possibile. I microfoni convertono
(trasducono) le onde sonore degli strumenti musicali e della voce in un
segnale elettrico molto debole che verrà preamplificato da un
amplificatore interno a basso rumore e poi convogliato tramite cavi
schermati intestati con connettori XLR
(connettori bilanciati) all' ingresso del Mixer (o miscelatore).
Il
mixer
è un' apparecchiatura elettronica che si occupa di ricevere sui suoi
ingressi tutti i segnali audio provenienti dai vari microfoni e dai
captatori degli strumenti a corda (cordofoni), esso serve a
regolarne il volume, i toni, l' equalizzazione e l' amplificazione, e
infine di miscelarli tra loro simultaneamente tramite
potenziometri, all' uscita del
mixer troviamo i segnali dei vari strumenti musicali miscelati tra di
loro e pronti per essere registrati in modalità
analogica o digitale. Il
mixer deve avere un numero di ingressi sufficiente per permettere di
collegarvi tutte le sorgenti audio che vogliamo siano parte dell' esecuzione
musicale da registrare e deve avere un basso rumore, bassa distorsione e
un' alta affidabilità, gli ingressi sono numerati e il numero dell'
ingresso corrisponde con quello del corrispondente potenziometro di
regolazione del volume, in modo che sia facile l' individuazione della
sorgente da regolare. Il mixer può essere di tipo analogico oppure
digitale, in questo caso gli ingressi possono essere direttamente
digitali e se bisogna elaborare segnali analogici si provvede prima a
convertirli in digitale tramite i
convertitori A/D oppure
può provvedere il mixer stesso a convertirli tramite ingressi analogici
e convertitori interni.
L'
A.S.P.
( analog signal
processor) oppure il
D.S.P.
(digital signal processor) sono delle
apparecchiature che elaborano il segnale audio in modo da
espanderne-comprimerne la dinamica, aggiungere-rimuovere spazialità e
variare il volume e i toni a seconda della timbrica che vogliamo
associare all' esecuzione musicale da registrare.
Il
registratore è l' apparecchiatura che provvede a
fissare su un supporto riproducibile i segnali provenienti dal mixer e
dall' ASP-DSP e
quindi a rendere permanente l' esecuzione musicale o il parlato. Un
tempo le registrazioni venivano effettuate in
analogico su nastro magnetico con
registratore a bobina a basso rumore e velocità di scorrimento
minimo di
19,2 cm/S, in modo da avere un' ottima qualità audio , con l'
avvento del digitale le registrazioni vengono effettuate direttamente in
digitale tramite una workstation in formato
Wav (senza compressione) con
frequenza di campionamento da 192 KHz a 256 KHz, questo garantisce una risposta in frequenza molto
elevata e un rumore quasi assente. I file audio digitali possono essere
acquisiti anche tramite un registratore D.A.T. (digital
audio tape).
Con il registratore alla fine della catena di ripresa
si ottiene la copia MASTER o copia madre, cioè la prima
copia originale dell' esecuzione, da cui si otterranno poi previa
equalizzazione l' incisione madre dei dischi in vinile e il
compact disc master.
Nelle esecuzioni da registrare dal vivo e non in
studio di registrazione, tutte le apparecchiature prima descritte sono
di solito ospitate in un container o in un furgone diposto nei pressi
del palco dove avviene l' esibizione, la registrazione viene poi portata
in studio per le successive lavorazioni.
Di seguito alcune figure ingrandibili che vi aiuteranno a capire meglio
quanto esposto.
Schema di un sistema di registrazione
di qualità discografica
Microfono professionale con dispositivo
anti-pop
Cavo schermato con
connettori XLR
Registratore a bobina
D.S.P. digitale professionale
Studio di produzione e mixaggio audio
Mixer audio professionale
Mitico limitatore ottico analogico LA-2A
Registrazione master su nastro analogico (1980) , dal
nastro master si incideranno previa equalizzazione i dischi in vinile e
i compact disc
Sistemi di riproduzione audio Hi-FI
La
riproduzione dell' audio può avvenire sia con
apparecchiature di alto pregio (ed alto costo) che con sistemi meno
costosi (ma meno performanti), in ogni caso la catena di riproduzione
rimane uguale, la differenza si apprezzerà all' ascolto che in caso di
apparecchiature a basso costo sarà meno appagante e meno definita.
Bisogna tener presente che per ottenere audio ad alta fedeltà
tutta la catena deve essere formata da apparecchiature Hi-Fi di pari
classe, anche il
supporto audio da riprodurre deve esserlo, altrimenti la qualità audio
scade in modo decisivo.
Di seguito lo schema a blocchi di una catena di
riproduzione audio Hi-Fi.
Iniziamo ad analizzare le apparecchiature della catena:
Il giradischi è un'
apparecchiatura che serve a riprodurre l' audio registrato sui dischi in
vinile (o ceralacca in passato) sulle due facciate. Esso è formato da un
motore elettrico a controllo elettronico che fà girare a velocità
costante un piatto in alluminio. Sul piatto è appoggiato il disco da
riprodurre. Una testina equipaggiata con puntina in diamante
scorre tra i solchi del disco e trasduce le ondulazioni degli stessi solchi in
suoni, il segnale ottenuto dalla testina viene amplificato ed inviato
all' ingresso del preamplificatore equalizzato secondo la
normativa R.I.A.A.
Alla fine di una facciata bisogna girare il
disco e ridisporre la puntina sul solco guida per ascoltare l' altra
facciata.
I dischi possono essere forniti in vari formati standardizzati e a velocità
di riproduzione diversa. I
formati standard sono 16 giri ( passato remoto), 33 giri (long playing),
45 giri (conteneva solo due esecuzioni) e 78 giri (in passato).
Chiaramente prima di iniziare la riproduzione bisogna impostare la
velocità di rotazione giusta sul giradischi.
il disco in vinile era
molto utilizzato in passato, poi con l' avvento del digitale è stato
progressivamente abbandonato, nell' epoca attuale stà lentamente
tornando di moda insieme agli amplificatori a tubi termoionici
semplicemente perchè è in grado di restituire una timbrica del suono
ineguagliabile dal digitale, molto calda e ricca di dettagli.
Disco con in
evidenza i solchi
Testina su un disco microsolco
Il registratore-riproduttore a nastro
riproduce il suono precedentemente registrato su un supporto
magnetico a nastro (bobina o compact cassette), il nastro movimentato a
velocità costante da una meccanica dedicata mentre scorre da una bobina
all' altra passa davanti a un
traferro ottenuto su una testina in permalloy
al cui interno è ospitata una bobina elettrica, la quale per il
principio dell' autoinduzione trasduce in un debole segnale elettrico l'
orientamento delle particelle magnetiche depositate sul nastro (preorientate dal
registratore), a questo punto tramite il selettore il segnale audio
viene inviato all' amplificatore di potenza audio per pilotare le casse
acustiche.
Il procedimento di
registrazione su nastro avviene nel modo completamente inverso da quanto
detto poco fa, il segnale in ingresso viene amplificato-equalizzato
ed inviato alla testina di registrazione la quale trasduce il segnale
elettrico in orientamento delle particelle magnetiche sul nastro (magnetizzazione).
Il nastro prima di essere registrato và preparato (premagnetizzazione), cioè vanno
preorientate le particelle in modo caotico (corrente di BIAS),
questo sia se si tratta di un nastro magnetico nuovo e sia che si
utilizzi un nastro già registrato ( cancellazione), a questo ci pensa
una testina dedicata che si trova prima della testina di
registrazione-riproduzione, a questa viene applicata la corrente di
BIAS. Cosa importante è che il traferro della testina di
riproduzione-registrazione sia correttamente orientato rispetto al
nastro in scorrimento (azimuth), altrimenti la
riproduzione sarà scadente su altri riproduttori con testine ben
allineate, l' allineamento viene effettuato tramite una molla e una vite
sulla testina e riproducendo un nastro di test registrato secondo lo
standard corretto.
Nastro magnetico in bobina
Meccanica per compact-cassette
Il tuner multibanda è un
ricevitore radio supereterodina costruito secondo i dettami che potete
trovare nella pagina
Radiotecnica di questo sito nella sezione Ricevitori.
Esso è capace di ricevere la banda delle onde medie in A.M. e
soprattutto la banda VHF II e III dove avvengono le trasmissioni
in F.M. (analogico) e D.A.B. (digitale) le quali permettono una qualità
di ricezione Hi-Fi. Con il tuner multibanda si possono ricevere le trasmissioni
commerciali, le quali forniscono un repertorio di musica e notizie
sterminato. Il tuner multibanda deve essere molto curato circuitalmente, questo
perchè deve avere una stabilità in frequenza ineccepibile, una
sensibilità ai segnali deboli molto elevata, un rapporto segnale-rumore
di tutto rispetto e deve fornire una qualità
audio Hi-Fi, può avere sintonia analogica a cordina e
condensatore variabile con
visualizzazione a scala parlante, oppure
sintonia elettronica a diodi
varicap con visualizzazione a
display digitale a 7 segmenti.
Tuner multibanda con sintonia digitale a diodi varicap
Il lettore Compact Disc (C.D.)
è un' apparecchiatura elettronica digitale formata da una meccanica di
precisione e da un circuito elettronico deputato alla conversione dell'
audio da digitale ad analogico
D/A ,
esso può comunque avere un' uscita digitale senza conversione se il
sucessivo preamplificatore-selettore è in grado di elaborare tale tipo
di segnali. Il CD è formato da due dischi in materiale plastico
trasparente incollati uno sull' altro, tra i due dischi è intrappolato
una membrana sensibile ai raggi laser aventi una lunghezza d' onda
prestabilita, in fase di registrazione il raggio LASER
incide (brucia) sulla membrana dei settori (non
riflettenti segnale 0) e ne lascia degli altri liberi (
riflettenti segnale 1)
in modo da registrare in digitale l' informazione musicale. In
riproduzione il lettore tramite un pickup LASER di
lunghezza d' onda corretta ( componente di precisione e complesso) legge
i settori non riflettenti (0) e quelli riflettenti (1) ricostruendo così
il segnale digitale precedentemente inciso sul CD, un convertitore di
alta qualità provvede a trasformare l' informazione digitale in uno
analogico ad alta fedeltà e lo trasferisce sulle prese d' uscita
schermate. Il procedimento appena descritto è un processo molto
complesso, reso possibile grazie alla meccanica e ai componenti ottici
di alta qualità e alta precisione, la microelettronica ha poi
trasformato i complessi cicuiti di controllo dei componenti
meccanici-ottici e di conversione del segnale in altri più facili da
gestire e da produrre, senza la tecnologia dei circuiti integrati i
costi sarebbero stati proibitivi e probabilmente la rivoluzione audio
digitale non sarebbe mai avvenuta. Da notare che il cd ha permesso di
avere audio ad altissima qualità ed esente da rumore di fondo e scratch,
questo perche la lettura avviene tramite un fascio laser quindi senza
contatto fisico tra il pickup e il supporto audio.
Lettore CD
con pickup LASER
Supporti audio
analogici e digitali
Da qualche anno sui sistemi audio è comparsa
anche la porta
digitale USB
(universal serial bus) la quale permette di collegarvi le cosiddette
chiavette USB contenenti al loro interno le memorie FLASH-ROM che
possono essere utilizzate per memorizzare files audio in formato
compresso MP3 (MPEG layer3), WMA
(Windows media audio) o altri formati supportati, un apposito circuito elettronico integrato legge
e decodifica i files compressi convertendoli in analogico e
ripristinando per quanto possibile la qualità audio originale intaccata
dalla compressione.
Il
selettore-preamplificatore è un' apparecchiatura molto
importante, esso accetta ai suoi ingressi i segnali provenienti dalle
varie periferiche audio viste prima e tramite un commutatore
permette di selezionarle una alla volta, invia il segnale audio da
registrare al registratore (a nastro, USB o masterizzatore CD), ne modifica le
caratteristiche fisiologiche tramite i controlli dei toni
o DSP-ASP, ne regola il livello di uscita (volume) e infine lo
amplifica in tensione al giusto livello così da pilotare il successivo amplificatore
audio di potenza a bassa frequenza. Il preamplificatore deve essere a
basso rumore, deve amplificare in tensione ed avere una bassissima
distorsione armonica, il commutatore di selezione (meccanico o
attualmente di tipo a switch elettronico) deve essere di ottima
qualità ed estremamente affidabile. Il preamplificatore-selettore può
essere sia analogico che digitale, cambiano gli ingressi e la
circuitazione tra i due tipi, nel caso del digitale si devono prevedere
un certo numero di convertitori A/D per permetterne il funzionamento con
le periferiche audio analogiche.Tale apparecchiatura si può trovare
anche in combinazione con l' amplificatore di potenza, in tal caso si
parla di amplificatore integrato.
Schema a blocchi di un amplificatore integrato
L'
amplificatore di potenza audio riceve al suo ingresso il
segnale condizionato e preamplificato precedentemente dal
selettore-preamplificatore e lo amplifica in potenza (corrente e
tensione) secondo le esigenze dell' ambiente di ascolto o delle
preferenze dell' utilizzatore, è un' apparecchiatura complessa, e deve
essere progettata senza compromessi, perchè non deve aggiungere
distorsione e rumore al segnale amplificato. Esistono amplificatori di
potenza di vari tipi e classi di funzionamento, il costo è direttamente
proporzionale alla qualità dei componenti utilizzati e alla potenza da
ottenere, l' amplificatore dovrà pilotare poi le casse acustiche, le
quali hanno un funzionamento complesso non puramente resistivo anzi a
volte induttivo o capacitivo, per cui deve avere una buona capacità di
erogare potenza senza andare in difficoltà con carichi particolari o
quando gli è richiesto un surplus. Recentemente si sono affacciati sul
mercato Hi-Fi gli amplificatori digitali in classe D,
essi funzionano tramite la tecnologia P.W.M. (Power
width modulation) e permettono di ottenere elevate potenze scaldando
poco ( alta efficienza), gli amplificatori tradizionali invece
funzionano in classe A o A-B e non hanno un' alta efficienza, ma nel
caso della classe A forniscono una qualità audio ineccepibile.
Di seguito alcuni schemi semplificati ed ingrandibili:
Schema
semplificato di un amplificatore di potenza in controfase
Preamplificatore con controllo dei toni
Le
casse
acustiche sono delle apparecchiature costruite di solito
con pannelli di materiale legnoso e contengono al loro interno gli
altoparlanti, cioè i trasduttori incaricati di trasformare il segnale
elettrico proveniente dall' amplificatore in pressione sonora e cercando
di farlo nel modo più fedele possibile. Gli altoparlanti per l' HI-FI
sono costituiti da una bobina in rame, la quale è
solidale con una membrana in carta o polipropilene (o alluminio), la
membrana è sostenuta da
uno smorzatore in tela corrugata ed il tutto è montato su un cestello in
metallo tramite una sospensione in
gomma o foam. La bobina è immersa nel traferro di un potente magnete
permanente e
applicandogli il segnale proveniente dall' amplificatore la bobina si
muove nel traferro e trasduce in onde sonore il segnale audio.
Gli
altoparlanti sono divisi in tre tipologie, i Woofer,
cioè gli altoparlanti con membrana, bobina e magnete grande per
riprodurre le basse frequenze (frequenza di risonanza bassa) , i Midrange per le
frequenze medie, i quali hanno magnete e membrana più piccoli e infine i
Tweeter che servono per riprodurre le frequenze più
acute ed hanno piccole membrane.
Le casse acustiche con tre altoparlanti
(a tre vie) riescono a riprodurre ottimamente tutte le frequenze audio
(da 20Hz a 20000Hz) grazie agli altoparlanti ottimizzati per ogni
frequenza, gli altoparlanti vanno pilotati con la banda di frequenza
giusta per evitare di danneggiarli per cui il loro ingresso deve essere
preceduto da un filtro Cross-over, cioè un
sistema di filtri passivi che comprende un filtro
passa-basso per il Woofer, uno passa-banda per il midrange e un filtro
passa-alto per il tweeter. I filtri cross-over devono essere di buona
qualità e ad impedenza costante per evitare perdite eccessive di potenza
ed evitare di danneggiare l' amplificatore di potenza, inoltre devono
essere ben calcolati dal punto di vista delle frequenze di taglio per impedire di danneggiare gli altoparlanti
inviandogli segnali con frequenze difficili da gestire. La cassa acustica
deve essere ben chiusa e con fonoassorbente applicato sulle pareti
interne per bloccare l' irradiazione posteriore degli altoparlanti la
quale essendo in controfase con quella anteriore provocherebbe un'
attenuazione della pressione sonora specialmente sulle basse frequenze.
Esistono anche casse acustiche a due vie, con solo Woofer e Tweeter,
forniscono una fedeltà abbastanza buona ma non uguale a quelle a tre
vie.
Schema elettrico di una cassa a tre vie
Altoparlante Woofer
Cassa acustica
vintage a tre vie
Cassa acustica a due vie
Impianto HI-FI
vintage a
componenti separati
Mini Hi-Fi compatto
Ribadisco che è impossibile condensare in questo
piccolo testo l' immenso mondo che c' è dietro alla frase "Elettronica
e Audio" ma se avete bisogno di chiarimenti
o di una consulenza potete scrivermi all' indirizzo riportato nella
pagina "Contatti"
Grazie di aver visitato il mio sito web e di
aver seguito la mia guida, tornate presto a visitarlo.
|
![]() ![]() |
Home Informatica, Reti informatiche, Software e sistemi operativi Elettronica, Componenti attivi, Componenti passivi Radiotecnica Sismologia Contatti Chi sono Audio Creato e mantenuto da Armando Caligiuri (C) 2025 versione 4.0 Responsive Armando Caligiuri, Electronic senior expert Electronic and I.T. maintainer Electronic project implementer I.T. consultant Per l' utilizzo dei contenuti visitare la pagina Disclaimer |