Tecniche stereofoniche

Ci sono tre tecniche microfoniche generali usate comunemente per la registrazione stereofonica:

coincidente
a microfoni distanziati
quasi coincidente

X-Y coincidente

Due microfoni direzionali sono montati con le membrane vicinissime e i diaframmi posizionati uno sopra l'altro, angolati in modo da raggiungere all'incirca le estremità dell'ensemble (come si vede nelle figure qui sotto). Per esempio si possono montare due cardioidi angolati e con le membrane sovrapposte, o anche microfoni con altri tipi di diagrammi; maggiore è l'angolazione fra i microfoni e più strette sono le impronte, più ampia sarà l'estensione stereofonica.

Vediamo ora come l'X-Y coincidente produce la localizzazione delle immagini. Un microfono direzionale Ha una sensibilità massima per i suoni provenienti frontalmente (in asse) ed è progressivamente meno sensibile ai suoni provenienti fuori asse. Cioè un microfono direzionale dà in uscita un segnale relativamente alto per i suoni provenienti dalla direzione frontale e un segnale relativamente basso per tutte le altre direzioni.

Tecnica Coincidente

La Tecnica X-Y Coincidente usa due microfoni direzionali simmetricamente angolati rispetto all'asse centrale.
Gli strumenti al centro dell'insieme danno in uscita un segnale identico per ogni microfono.
Durante il riascolto, l'immagine sonora data dagli strumenti centrali e percepita esattamente al centro fra i due monitor.
Ciò perchè segnali identici in ciascun canale producono una immagine che si colloca centralmente.
Se uno strumenta è posizionato verso destra; perciò il microfono rivolto a destra produrrà un segnale maggiore rispetto all'altro.
Durante la riproduzione di questa registrazione, il monitor di destra suonerà ad un volume più alto di quello di sinistra, riproducendo una immagine spostata verso destra, ovvero dove lo strumento era posizionato durante la registrazione.
L'X - Y traduce le posizioni degli strumenti in differenze di livelli fra i canali (differenze di intensità o di ampiezza). Durante il riascolto il cervello traduce queste differenze in corrispondenti localizzazioni di immagine. Il panpot nella consolle del mixer lavora con lo stesso principio. Se un canale è superiore all'altro di 15+20 dB, !'immagine si posiziona comunque nel monitor a più alto volume. Così se si vuole riprodurre la parte destra dell'orchestra nel monitor di destra, la parte destra dell'orchestra dovrà rendere un livello di segnale di 20 dB più alto nel microfono di destra rispetto a quello di sinistra. Ciò avviene quando i microfoni sono adeguatamente angolati. L'angolazione corretta si basa sul diagramma polare dei microfoni. Gli strumenti parzialmente fuori centro producono differenze di livello fra canali minori di 20 dB, cosicché essi sono riprodotti parzialmente fuori centro. Prove di ascolto hanno dimostrato che i microfoni cardioidi coincidenti tendono a riprodurre l'insieme strumentale con una estensione stereo più ristretta.
Cioè l'ensemble riprodotto non si estende completamente fra i due monitor.
Tecnica X-Y eccellente è la Blumlein, che utilizza due microfoni bidirezionali angolati di 90° e rivolti alle parti sinistra e destra dell' ensemble.
Una forma particolare di tecnica coincidente è la M-S (illustrata nella fig.). Un microfono rivolto verso la metà dell'orchestra è sommato e sottratto con un microfono bidirezionale rivolto da ambedue le parti; quest'ultimo produce i segnali per il canale destro e sinistro. Con questa tecnica l'estensione stereo può essere sottoposta a controllo a distanza (remote contro!) variando il rapporto fra il segnale di mezzo e quelli laterali. Questo remote control è utilissimo nei concerti dal vivo, dove non si possono sistemare fisicamente i microfoni durante l'esecuzione. Con la tecnica M-S si ha una eccellente accuratezza della localizzazione

Tecnica M-S
Canale sinistro=M+S

Tecnica M-S
La polarità dei lobi laterali dei microfoni è indicata con + e -

Tecnica M-S Canale destro=M-S

Le registrazioni fatte in tecnica M-S sono solitamente accusate di mancare di spazialità. Ciò può essere migliorato con una equalizzazione spaziale, in cui un circuito incrementa di 4 dB i bassi (+2 dB a 600 Hz) nel segnale laterale, detto L-R, con un corrispondente taglio nel segnale L+R o centrale. Un altro modo di migliorare la spazialità è quello di mixare un set M-S con uno più distante, circa 10÷15 metri rispetto a quello principale.
Due capsule microfoniche coincidenti possono essere montate in un singolo castello per formare un microfono stereo.
Una registrazione fatta in M-S è monocompatibile, cioè la risposta in frequenza è la stessa sia in mono che in stereo. Se i canali vengono sommati in mono, grazie al posizionamento coincidente non si verificano differenze di tempo o di fase fra i canali che possano degradare la risposta in frequenza. Se le registrazioni andranno poi in televisione, radio o film, le tecniche coincidenti si riveleranno ottime.

Microfoni distanziati (tecnica A-B)

Due microfoni identici sono posizionati a circa 1 ÷ 2 metri fra loro e rivolti esattamente verso l'insieme musicale (vedi sotto ).

I microfoni possono avere qualunque impronta, ma la più usata è quella omnidirezionale. Più grande è la distanza fra i microfoni, maggiore è l'estensione stereofonica. Gli strumenti al centro dell'insieme danno un segnale identico da ciascun microfono. Durante il riascolto di questa registrazione, l'immagine degli strumenti centrali è ascoltata a metà fra i due monitor. Se uno strumento è fuori centro, è più vicino a un microfono che all'altro, cosicché il suo suono raggiunge il microfono più vicino prima dell'altro. Di conseguenza i due microfoni producono un segnale quasi identico, ma il segnale di uno è in ritardo rispetto a quello dell'altro. Se si manda un segnale identico a due monitor stereo con un canale in ritardo, l'immagine sonora viene posizionata fuori centro. In una registrazione con microfoni distanziati, gli strumenti fuori centro producono un ritardo in un canale microfonico e quindi essi sono riprodotti fuori centro.

Questa tecnica trasforma le posizioni degli strumenti in differenze di tempo fra i canali. Durante il riascolto il cervello ritrasforma queste differenze di tempo in corrispondenti posizionamenti dell'immagine sonora. Basta un ritardo di 1,5 millisecondi per portare una immagine completamente verso un monitor; così, se si vuole riprodurre la parte destra dell'orchestra sul monitor di destra, il suo suono deve arrivare al microfono di destra 1,5 millisecondi circa prima di quello di sinistra. I microfoni dovrebbero essere distanziati di circa 60 centimetri, perché a tale distanza corrisponde il ritardo giusto per riprodurre gli strumenti posizionati a destra nel monitor di destra. Gli strumenti posizionati parzialmente fuori centro danno ritardi fra i canali minori di 1,5 millisecondi, quindi sono riprodotti parzialmente fuori centro.

Se la distanza fra i microfoni è di 3,6 metri, gli strumenti lievemente fuori centro producono ritardi maggiori di 1,5 millisecondi, il che posiziona le loro immagini al monitor destro o a quello sinistro. Questa può essere definita separazione esagerata o anche effetto ping-pong. D'altronde, se i microfoni sono troppo vicini, i ritardi conseguenti non sono sufficienti a dare una estènsione stereo realistica. Inoltre i microfoni tendono a favorire il centro dell'insieme, data la loro vicinanza proprio agli strumenti centrali. Per registrare con un buon bilanciamento musicale, bisogna posizionare i microfoni a 3 ÷ 3,6 metri di distanza fra loro, ma una tale distanza porta ad una esagerata (separazione. Una soluzione alternativa prevede di posizionare un terzo microfono a metà strada fra i primi due e di mixare il suo output con gli altri. Così l'insieme è regstrato con un buon bilanciamento e l'estensione stereo non è esagerata. Questa tecnica tende a rendere le immagini fuori centro relativamente sfocate, o difficili da localizzare, per la seguente ragione: le registrazioni con microfoni distanziati hanno differenze di tempo fra i canali e le immagini stereo prodotte esclusivamente dalle differenze di tempo sono relativamente sfocate. Gli strumenti centrali vengono sentiti chiaramente al centro ma quelli fuori centro, sono difficili da localizzare fra i monitor. Questa tecnica è valida se si vuole che le immagini sonore siano diffuse, piuttosto che focalizzate con precisione; si ha una specie di effetto di miscelazione.

C'è un altro problema con i microfoni distanziati. Le grandi differenze di tempi sui due microfoni corrispondono a notevoli differenze di fase fra i canali. I segnali a bassa frequenza fuori fase possono provocare eccessive modulazioni verticali nella registrazione, rendendo problematica la stampa del disco in vinile, a meno di ridurre il livello con il quale si incide il disco o la separazione stereofonica alle basse frequenze. Inoltre, sovrapponendo i microfoni, in mono spesso si hanno cancellazioni di fase su varie frequenze che possono essere udibili o meno.

Comunque la tecnica A-B dà un vantaggio, vale a dire una sensazione sonora di ambienza calda, in cui il riverbero della sala da concerto sembra avvolgere gli strumenti e, spesso, anche l'ascoltatore.

Un altro vantaggio è la facoltà di usare microfoni omnidirezionali. Un microfono a condensatore omnidirezionale ha una risposta alle basse frequenze maggiore che un direzionale e tende ad avere una risposta più piatta e una minore colorazione fuori asse (le caratteristiche microfoniche sono spiegate in dettaglio nel primo capitolo).

Tecnica A-B

Microfoni quasi coincidenti ORTF

Come si vede sotto questa tecnica usa due microfoni direzionali con le membrane distanziate orizzontalmente di poche decine di centimetri. Anche solo 10 cm di distanza aumentano l'estensione spaziale stereo e aggiungono un senso di profondità e di ariosità alla registrazione. Maggiore è l'angolo o la distanza fra i microfoni, maggiore è l'estensione stereofonica. Ecco come funziona questa tecnica: variando l'angolazione dei microfoni direzionali, si producono differenze di livello fra i canali; allontanando i microfoni si producono differenze di tempo. Le differenze di tempo e di livello fra i canali si combinano per creare l'effetto stereo. Se è troppo grande la distanza o l'angolazione, si ha una separazione esagerata. Se distanza ed angolazione sono troppo piccole, si ha una restrizione dell'estensione stereofonica.
La tecnica ORTF usa due cardioidi con angolazione di 1100 e distanza fra loro di 17 cm. (ORTF sta per Office de Radiodiffusion Television Francaise). Questa tecnica dà un'accurata localizzazione; cioè gli strumenti ai lati dell'orchestra sono riprodotti nei monitor o molto vicino ad essi; quelli a posizioni intermedie nelle rispettive posizioni.

Comparazione fra le tre tecniche stereofoniche di microfonaggio

La tecnica coincidente ha le seguenti caratteristiche:
usa microfoni direzionali angolati con le membrane ravvicinate; i diaframmi si trovano così uno sopra altro; .
le differenze di livello fra i canali producono l'effetto stereo;
le immagini sono ben definite;
l'estensione stereo varia dall'essere ristretta all'essere accurata;
i segnali sono monocompatibili.

La tecnica dei microfoni distanziati ha le seguenti caratteristiche:
usa due microfoni distanziati diverse decine di centimetri;
le differenze di tempo fra i canali producono l'effetto stereo;
le immagini fuori asse sono poco definite;
l'estensione stereo tende ad essere esagerata, a meno che non si usi un terzo microfono centrale;
dà una sensazione di ambienza calda;
può dare problemi in fase di stampa del disco.

La tecnica quasi coincidente ha le seguenti caratteristiche:
usa due microfoni direzionali angolati e distanziati di pochi centimetri;
le differenze di tempo e di livello tra i canali producono l'effetto stereo;
le immagini sono definite;
l'estensione stereo tende ad essere accurata;
dà un grande senso di ariosità e di profondità rispetto alla tecnica coincidente.