La ricostruzione spaziale in stereofonia - Parte I

La stereofonia e gli esperimenti di riproduzione sonora che l'hanno preceduta sono nati per tentare di realizzare una ricostruzione spaziale effettiva, quindi in tre dimensioni, ma in un ambiente diverso da quello dell'evento originale. Senza questa esigenza, raggiungere un certo grado di realismo nella riproduzione (che poi è stato battezzato ottimisticamente "alta fedeltà"), sarebbe stata sufficiente la monofonia degli inizi, molto più semplice ed economica, che invece è rimasta (a parte alcune "sette" di appassionati) solo dove è l'unica soluzione applicabile.

Ma è veramente possibile ottenere con due soli diffusori una ricostruzione spaziale? Senza voler avere l'ambizioso, anzi irrealizzabile, obiettivo di dare una risposta definitiva o anche solo condivisa su un tema che suscita molte discussioni nel mondo ristretto e, pare, in costante riduzione numerica (forse anche per queste discussioni) degli appassionati "audiofili", dopo il precedente articolo sui risultati ottenibili con la riproduzione binaurale, metto in fila a partire da questo post alcuni elementi di riflessione.

Una prova pratica
Visto che l'obiettivo finale è l'ascolto in casa nostra con un impianto economicamente e logisticamente accessibile, la prima cosa che viene naturale fare è una prova pratica. Un test accessibile a chiunque, senza strumenti di misura che non siano il sistema uditivo di un audiofilo medio, il suo impianto (correttamente installato) e la musica o i suoni da riprodurre.

Prima prova: da dove proviene il suono
Visto che davanti a noi abbiamo due diffusori, disposti ai due vertici di un triangolo equilatero dove al terzo vertice, seduti comodamente in poltrona, ci siamo noi, se la ricostruzione spaziale non ci fosse o fosse carente ci aspetteremmo di sentire il suono provenire dai suddetti diffusori.
Se mettiamo nel lettore CD un brano semplicissimo, per voce e strumenti acustici, possiamo fare questa prima prova, apparentemente banale. Meglio una voce femminile, più sui toni acuti e più direttiva, per esempio è ottima a questo scopo la versione di Waters Of March, il celebre brano di Tom Jobim, nella esecuzione della cantante canadese Holly Cole, oppure Diana Krall in versione quasi solo acustica nel suo album Love Scenes, oppure qualsiasi altro brano di caratteristiche analoghe.

Da dove sembra provenire la voce della cantante? Dal centro della scena, quindi ben al di fuori dei diffusori, oppure da qualche punto indistinto? E anche chitarra e basso acustico riusciamo a percepirli in una zona intermedia tra i diffusori e il centro dove dovrebbe essersi "materializzata" (come scrivono di solito nelle recensioni) l'una o l'altra delle interpreti canadesi citate? Oppure sembrano provenire dal rettangolo di spazio coperto dalle casse?

Un primo test facile, dall'esito penso scontato. Ma da quale altezza dal suolo sembra provenire la voce della cantante? I suoni nell'intervallo di frequenza della voce femminile sono riprodotti in buona parte dal tweeter, e sono anche i più direttivi, il tweeter nelle nostre casse (a torre o mini diffusori da piedistallo, supponiamo, sono le soluzioni più diffuse) sono a circa 80-90 cm di altezza, un poco più in basso della nostra testa mentre siamo seduti in poltrona, e quindi se fossero percepiti allo stesso livello dei tweeter di cui sopra dovremmo avere l'impressione che Holly Cole, che pure non è molto alta, stia cantando seduta per terra o al massimo su una sedia molto bassa.
E' così, oppure la voce sembra provenire da una posizione più elevata, quella che effettivamente ci attendiamo per una riproduzione "naturale", con la cantante che canta in piedi? Discorso opposto per la chitarra, che non ci aspettiamo proprio il chitarrista imbracci alla stessa altezza del capo della cantante. Il suono appare provenire da un punto situato più in basso o anche in questo caso è alla stessa altezza dei tweeter?

Seconda prova: suoni in movimento
Utilizzando questa volta alcuni suoni 3D opportunamente sintetizzati che un cortese team di addetti ai lavori mette gratuitamente a disposizione sul sito Audiocheck, assieme a molti altri test utilizzabili per vari scopi possiamo effettuare una prova più approfondita.
Si chiamano LEDR (Listening Environment Diagnostic Recording), sono stati messi a punto da uno studioso di acustica di nome Doug Jones, professore al Columbia College e membro della Audio Engineering Society. E' possibile scaricarli in formato Wav (usando la minuscola freccetta laterale rivolta verso il basso nella figura minimalista che usano sul sito). Nel sito sono presenti anche molti altri suoni di test utili per la messa in fase e altri scopi.

Il test
Per effettuare il test il sistema più semplice è creare un CD, con i suoni di test in una opportuna sequenza che riportiamo qui di seguito.

• Left 
• Right
• Center
• LEDR: Lateral 
• LEDR: Up: Left 
• LEDR: Up: Right 
• LEDR: Over 
• LEDR: Behind 

Abbiamo aggiunto tre test iniziali molto semplici, per mettere a punto il centro della scena provato in precedenza. Quindi si parte con solo canale sinistro, solo canale destro, e infine entrambi i canali, quindi in monofonia e riproduzione centrale.
Questi 3 test audio forniti da Audiocheck sono troppo brevi per essere trasferiti su CD, li ho elaborati opportunamente (allungandoli per semplice ripetizione a 5 secondi) e si possono scaricare da questo link.
Un primo insieme di test semplice, la cosa più importante da verificare, come anticipato, è che nel terzo di essi il suono provenga effettivamente dal centro. Potremmo accorgerci che la nostra posizione di ascolto preferita non è così centrale come credevamo.

Nei test successivi un suono sintetizzato (che ricorda uno sfregamento di oggetti) si muove davanti a noi simulando  il movimento. Poiché non sono annunciati, non sarà sempre possibile individuare quando comincia un test e ne inizia un altro. Per rendere più agevole la prova  si può inserire prima di ciascuno di essi un annuncio. Allo scopo, sempre dalla stessa pagina, si possono scaricare file audio con i numeri da 1 a 5 (in inglese, in italiano col generatore che ho usato avevano un accento che non mi piaceva). Perché i numeri? Per non influenzare il test annunciando cosa si dovrebbe sentire. In questo modo si potrà anche organizzare facilmente un blind test.

Nel primo dei 5 test LEDR (che sul CD avrà la numerazione 5) la sorgente del suono si dovrebbe spostare da sinistra a destra e viceversa, su un piano orizzontale.

Con i successivi tre test passiamo dalla dimensione orizzontale a quella verticale. Lo stesso suono si dovrebbe percepire in ascesa verticale prima sul diffusore sinistro, poi su quello destro, poi in movimento secondo un arco di circonferenza da sinistra a destra e viceversa. Come descritto con la sottile ironia anglo-sassone che caratterizza il sito Audiocheck, l'effetto dovrebbe essere questo:

UP paths, Left and Right. The sound should begin at about eye level and then travel as straight as possible up to one or two meters above the loudspeaker. Use the Left and Right paths to check for symmetry. If the sound does not rise up from your loudspeakers, try using high quality headphones instead. If headphones work, your loudspeakers and/or listening environment are at fault. If not, the pinna transform embedded into the test signal is possibly too different from your own pinna transfer function; the LEDR test will then fail in this particular case.

OVER. The sound should begin at one speaker and travel in a smooth arc to the other speaker, from left to right and then return back to the left. The arc should be unbroken, smooth and symmetrical. The top of the rainbow should be as high as the Up signals.

Siete riusciti a percepire questo movimento? O tutto continuava ad essere confinato nelle casse? Se il primo test era positivo dovreste aver percepito quanto previsto anche da quest'altro insieme di test, pur se normalmente in modo meno netto rispetto al test destra-sinistra. Altrimenti, come suggeriscono quelli di Audiocheck, il problema potrebbe risiedere nel processamento del suono tra il padiglione esterno delle vostre orecchie e il vostro cervello (pinna transform).

La terza dimensione
Abbiamo provato la dimensione orizzontale, quella verticale, non rimane che provare la profondità. Questa è però più facile da simulare, perché il nostro sistema uditivo percepisce come allontanamento anche un suono che diminuisce di intensità. La percezione della profondità su normali brani musicali richiede un impianto assemblato e posizionato con grande cura ed è notoriamente una verifica cruciale per questi aspetti. In particolare, le casse devono avere un sufficiente spazio dietro di esse. Nel gruppo di test LEDR di audiocheck c'è n'è anche uno per questo scopo (Behind) che utilizza sempre un rumore sintetizzato.
Nella immagine seguente come appare all'editor audio uno dei test LEDR (lateral).

Il blind test
Poiché sappiamo già all'origine, dal titolo stesso dei test, cosa dobbiamo aspettarci, e anche che quello che il test si propone di verificare dovrebbe essere un requisito di un impianto hi-fi regolarmente composto e installato, mentalmente potremmo tentare di adeguare la sensazione uditiva alle aspettative.
Per evitare queste ipotetiche auto-suggestioni possiamo sottomettere il test a qualcuno che non sa cosa deve ascoltare, e non è neanche troppo interessato alla questione. Mogli e figlie o figli, se dotate/i della necessaria pazienza (ma in tutto sono meno di tre minuti) sono l'ideale allo scopo. Meno adatti gli amici audiofili. Il famoso test "alla cieca". Come ho fatto anche io, ricorrendo a mia moglie e mia figlia.

I risultati
Ho volutamente proposto un test molto semplice e replicabile (come peraltro quasi tutti i test di ascolto e di funzionamento su questo blog), provvedendo anche a mettere a disposizione strumenti e file già pronti per semplificarne la  realizzazione. Quindi non è necessario riferire i risultati ottenuti sul mio impianto, ogni lettore / visitatore interessato a questo tema potrà verificare la ricostruzione spaziale sul suo proprio impianto. E, se lo desidera, riferire le sue impressioni nei commenti.

Il prossimo passo
Dopo questo test saremo pronti per affrontare la successiva parte (non so se anche l'ultima) di questa serie di articoli, nel quale ci chiederemo se con un impianto stereo si può effettivamente ascoltare in tre dimensioni e con quali prerequisiti, o cos'altro è necessario per raggiungere compiutamente questo risultato.