sabato 8 dicembre 2012

L'ascolto binaurale

La stereofonia, con soli due diffusori, può riprodurre un evento musicale in tre dimensioni? Grandi polemiche e dibattiti in rete su questo assunto, ma per un'altra tecnica che utilizza sempre due canali, quindi stretta parente della stereofonia, la risposta è sicuramente affermativa.

Prima di iniziare a descriverla, dovremmo forse chiederci come è all'origine il suono e come facciamo a individuarne la provenienza, e quindi a collocarlo nello spazio che per noi è, come sappiamo, in tre dimensioni. Nel paese di Flatlandia immaginato dallo scrittore inglese Edwin Abbott lo spazio era a due dimensioni, magari in qualche altro universo è a quattro o anche di più, ma per ora penso che tre dimensioni possano bastare.

Il suono, come noto, si propaga nell'aria con onde sonore di compressione e decompressione e il nostro sistema uditivo riesce a individuarne l'origine grazie al fatto che siamo dotati di due microfoni chiamati comunemente orecchie (come i nostri parenti mammiferi e la maggior parte degli esseri viventi) e di un raffinato sistema di elaborazione dei suoni posizionato nel nostro cervello che, attraverso le differenze di tempo, di intensità e di fase con cui arrivano i suoni (oltre una certa frequenza) ci informa della provenienza del suono stesso, con una buona approssimazione.

Una buona approssimazione che era particolarmente utile per l'uomo quando era ancora cacciatore (o preda) e doveva individuare al volo nella foresta un uccello verso cui scagliare una freccia o un giaguaro pronto a saltargli addosso.
Adesso ci serve per evitare di essere investiti da un'auto contromano o da uno scooter salito sul marciapiede, ma anche per godere nel modo più completo di una esecuzione orchestrale, individuando e localizzando la posizione degli strumentisti sul palco (vedi anche: La posizione degli strumenti).

Risulta quindi abbastanza intuitivo il motivo per cui Blumlein e altri hanno avuto l'idea della riproduzione stereofonica, che però nella seconda fase, la riproduzione, si porta dietro parecchie elementi di complessità rispetto al modello all'origine semplice di "2 microfoni - 2 diffusori - 2 orecchie".

L'ascolto binaurale
Neumann KU100
Con la tecnica binaurale ci si può invece ricondurre proprio a questo schema. Su Wikipedia e su altre fonti sono presenti trattazioni più approfondite, ma l'essenza è molto semplice: i due microfoni sono posizionati in una testa artificiale (o dummy head) in pratica la testa di un manichino nella quale sono riprodotti anche con precisione i padiglioni auricolari di un umano. I due microfoni, che dovranno essere ovviamente di buona qualità, posizionati dentro le "orecchie", cattureranno i suoni con lo stesso ritardo reciproco, la stessa fase, la stessa frequenza, la stessa intensità di una persona posizionata nello stesso punto dello spazio. Una volta registrati con un sistema di buona qualità e infine riprodotti con una cuffia stereo riproporranno alle nostre orecchie lo stesso mix di onde sonore che avremmo percepito se fossimo stati sul luogo della registrazione.

Già da questa breve descrizione si può capire che il sistema può funzionare, ma è possibile sincerarsene di persona grazie al fatto che per apprezzare il realismo della riproduzione non sono necessarie attrezzature di elevatissima qualità e neanche l'alta definizione. Basta una cuffia di buona qualità e un audio anche compresso, come quello che si può veicolare su YouTube. Dove infatti digitando "binaural" si trovano più di 20.000 risultati, tra cui molti video/audio intesi a produrre rilassamento e distensione attraverso la immersione virtuale in suoni pensati allo scopo.

Tra tutti ne segnalo due, uno musicale ed uno no, che possono togliere ogni dubbio e fornire anche una esperienza di ascolto interessante e divertente. Ovviamente bisogna indossare le cuffie. E anche fare attenzione ad indossare correttamente.



E anche quest'altro con diverse esperienze sensoriali comuni. Parecchi altri esempi si possono ascoltare da questo sito.

La suggestione
Come si può notare il messaggio sonoro inviato dalle cuffie è in grado di ingannare molto bene il nostro sistema di percezione, facendo credere che dietro di noi o intorno a noi ci siano effettivamente persone che suonano o fanno azioni che producono i rumori che stiamo ascoltando. Questa individuazione è facilitata ovviamente anche dalla nostra esperienza, ovvero dalla memoria uditiva acquisita nel tempo. Ad esempio individuiamo più facilmente il suono dei fiammiferi o delle forbici perché ne abbiamo avuto esperienza nella vita reale, fosse un suono a noi non familiare la suggestione sarebbe meno efficace. Lo stesso avviene per la musica, la immedesimazione nello spazio sonoro funziona maggiormente se abbiamo frequentato le sale da concerto e ascoltato musica dal vivo.

La musica in binaurale
A parte gli effetti speciali e le registrazioni ambientali intese a dimostrare la potenzialità del sistema, esiste anche musica registrata in binaurale per poter finalmente ottenere una vera ricostruzione spaziale. Alcune etichette specializzate stanno iniziando a produrla, utilizzando microfoni come il Neumann UK100 che si può vedere sopra. Una è la nota Chesky Records di David Chesky che gestisce anche il portale HDtracks, che ha una piccola sezione in binaurale (4 album al momento) distribuiti anche in HD con la registrazione a scelta in binaurale o con registrazione stereo con microfoni disposti in "Blumlein pair".

This recording was done in two versions. The first, like all Chesky recordings, was done with the Soundfield microphone configured as a Blumlein Pair, which is a stereo recording technique that produces an exceptionally realistic soundstage.
The second version was recorded with a Neumann KU-100 binaural microphone, which consists of a "dummy" head with a microphone implanted in the head's ear canals, to record a sound image as it would be heard by a human. When played over a good-quality full-size system or through in-ear headphones, the binaural version will give a stunningly accurate and realistic 3D reproduction of the original sound field.

La posizione della testa artificiale si può vedere in questa foto ripresa dal sito di head-fi.org relativa a una delle registrazioni, una sessione jazz con un gruppo di noti percussionisti.

Durante la registrazione di Explorations In Time and Space, con il batterista Lenny White,
a suo tempo nei Return to Forever, Jamey Haddad e Mark Sherman 
Ho scaricato qualche brano dall'album cui si riferisce l'immagine ed effettivamente l'ascolto in cuffia da' l'impressione di essere assieme ai musicisti che stanno suonando. Da provare.

E con due casse non si può fare la stessa cosa?
Non è così semplice. Con l'ascolto in cuffia si evitano all'origine due cause di distorsione del messaggio sonoro originale: le riflessioni nell'ambiente d'ascolto e la interferenza (derivata anche dalle riflessioni) tra i due canali stereo (l'orecchio destro sente inevitabilmente anche i suoni emessi dal diffusore sinistro e viceversa, in inglese crosstalk). Per questo motivo la ricostruzione spaziale in un ambiente diverso da quello originale (e sarà sempre così) potrà essere al massimo una approssimazione dell'evento originale e non potrà essere ottenuta con la tecnica binaurale ma con opportune tecniche di registrazione dell'evento originale. Sempre per questo motivo nel corso del tempo sono state proposte diverse tecniche che tentavano di realizzare la riproduzione binaurale anche in campo aperto eliminando il crosstalk (ambiophonic) oppure di catturare e riprodurre anche i suoni riflessi (quadrifonia e, in seguito, multicanale in diverse implementazioni).
Sulle potenzialità della semplice stereofonia nella riproduzione di una immagine spaziale proverò ad andare in maggiore dettaglio, anche con prove pratiche, in un prossimo post.

3 commenti:

  1. Beh, abbiamo fatto un bel passo avanti dall'ascolto tridimensionale con le casse all'ascolto binaurale con le cuffie (che evidentemente è davvero 3D)...
    Prova a leggere questo articolo sull'audio 3D, mi sembra piuttosto interessante e documentato.

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    1. Articolo interessante, grazie della segnalazione. Non ho capito perché definisce non 3D l'ascolto binaurale, forse il punto è proprio una definizione condivisa di questo famoso concetto di 3D. Sull'ascolto ambiosonic (p ambiophonic) sto indagando anche io. Ci sono siti che propongono software e app che consentono di realizzarlo su materiale stereo normale, o almeno promettono di farlo. In pratica dovrebbero eliminare il crosstalk. La prova pratica però non è semplice, ci sono diversi parametri su cui si può operare. Nelle prove che ho fatto più che allargare l'immagine sembra allontanarsi. Da approfondire.

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  2. Complimenti e... grazie!

    Ne conoscevo l'esistenza, ma era in una sorta di limbo, anche perchè le riviste di Alta Fedeltà non ne parlano diffusamente, provando esse una certa idiosincrasia per l'ascolto in cuffia.
    Personalmente le cuffie le apprezzo molto... ho, tra le altre, le Stax Lambda Pro.

    Tornando al tema, la lettura mi ha stimolato ad approfondire l'argomento, così mi sono imbattuto sul sito

    http://www.terzoorecchio.com/

    Consiglio darci un'occhiata. Alcuni esempi sono davvero impressionanti, in special modo quelli che riproducono la voce umana: qui si è di fronte a una vera e propria materializzazione!

    Ora sto scaricando degli album dalla Chesky, i sampler promettevano bene...

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