FAQ - Piccola guida al surround e ai formati di codifica

[Fabio70rm]

Cosa significa surround?

La parola surround in inglese significa letteralmente avvolgente; riferita al suono si intende un ambiente sonoro tridimensionale che dia l'impressione all'ascoltatore di essere "immerso" nell'evento sonoro.

Cosa è il surround?

Cominciamo a fare un po' di precisazioni.

Surround <> Dolby - il Dolby è una codifica di surround

Surround <> regole precise di posizionamento dei suoni e voci

Surround è possibile anche in situazioni diverse dal cinema.

Anzitutto un po' di storia.

Quando il segnale sonoro era mono si avevano due tipi di svantaggi: anzitutto non si poteva differenziare l'ascolto in base alle frequenze, e poi non gli si poteva dare una direzionalità. Con l'avvento dello stereo si poteva idealmente riprodurre il posizionamento di un'orchestra classica, con i violini a sinistra e i violoncelli a destra (guardando dal punto di vista del pubblico). Inoltre si poteva cominciare a dare importanza alle riflessioni del suono, ossia a dare significato e presenza alle normali riflessioni acustiche che qualsiasi sorgente sonora presente in un luogo chiuso produce. Con la scoperta della non direzionalità delle frequenze ultrabasse (dai 60-80 Hz in giù), e separandole dalle altre mediante opportuni filtri detti notch o passa banda ed indirizzandole su diffusori adeguati, si ottenne il sistema 2.1, dando maggior chiarezza alle frequenze basse, medie ed acute, e rendendo migliore la resa sonora potendo giostrare maggiormente il riflesso sonoro delle sorgenti: nasceva così il concetto di panpot, o di posizionamento della sorgente sonora.
In seguito fu tutto un susseguirsi di aumento di definizione, con l'introduzione di un maggior numero di diffusori, fino agli attuali formati.

Il principale artefice dello sviluppo del surround furono i laboratori della Dolby Tecnologies, gli ideatori del vecchio dolby B e C per i nastri; in seguito con l'entrata determinante della Sony e delle case cinematografiche lo sviluppo del surround prese a crescere in maniera esponenziale, interessando moltissimi enti, anche al di fuori del cinema, come i teatri e le istallazioni live.

Quanti formati di surround esistono?

Ogni formato diverso dal mono è esso stesso un surround, stereo compreso; la possibilità infatti di poter direzionare una sorgente sonora è la base del concetto del surround. Si parte quindi dal formato 2.0 fino al 20.2 di ambienti molto grandi; difatti a maggior grandezza dell'ambiente di ascolto corrisponde una maggior possibilità di direzionamento del suono.

Come si leggono e cosa significano i numeri del surround?

Quando si legge una sigla di surround, quale ad esempio 5.1, il primo numero indica la quantità dei diffusori di alte medie e basse frequenze, il secondo numero la quantità dei subwoofer, ossia dei riproduttori di basse frequenze. Ci sono diverse interpretazioni al riguardo se si debba dire "cinque più uno" o "cinque punto uno", personalmente preferisco la prima dicitura, la seconda sembra più la release di un software!

Come funziona tecnicamente il surround?

Dobbiamo anzitutto considerare che esistono due tipi di suoni: gli statici e i dinamici. Facciamo un esempio chiarificatore.

Supponiamo di stare seduti al centro di una grande stanza, diciamo un salone di 50 mq, con le finestre aperte. Vi sono vari oggetti che danno dei suoni fissi, ad esempio una pendola sul muro, una radio accesa vicino ad una parete; questi suoni noi non li percepiamo direzionali bensì "di presenza globale", in quanto la pendola e la radio emettono le loro onde sonore per la stanza, e queste colpendo il pavimento e le pareti rimbalzano creando fenomeni di riverbero naturale, dandoci la profondità acustica del luogo ove siamo. Questi suoni risulteranno quindi al nostro orecchio come "statici", ossia fissi e ben difficilmente localizzabili, se sufficientemente potenti, difatti una radio a volume adeguato in una stanza se chiudiamo gli occhi difficilmente possiamo localizzarla se non con molta attenzione.
All'improvviso entra dalla finestra una vespa che ronzando si posa su una parete vicino alla pendola. Acusticamente sentiremo quindi un fenomeno complesso: un ronzio dapprima a frequenze medio-basse, che per via dell'effetto Doppler aumenterà di frequenza fino alla punta massima di quando la vespa sarà di fronte a noi e poi decrementerà la sua frequenza fino a fermarsi quando questa si posa sulla parete. Questo tipo di suono, pur essendo di minore potenza acustica è maggiormente precisabile nello spazio, chiudendo gli occhi possiamo infatti, seguendo il suo spostamento, localizzarlo quasi esattamente.

Da questo esempio si evincono due cose: i suoni "fissi" sono percepiti al nostro orecchio come "globali" e formano il cosiddetto ambiente sonoro, quelli "in movimento" danno la tridimensionalità e la profondità dell'ambiente. Possiamo fare questa esperienza ad occhi chiusi ovunque ci troviamo.

Ma questi suoni come sono in realtà, spogliati di tutti i riverberi e le riflessioni acustiche? Mono, stereo o surround? Tutti e tre e nessuno! Il nostro orecchio sente l'ambiente circostante tramite quello che viene chiamato sistema binaurale ossia un surround a due ascolti (le orecchie) ciascuno con un surround quasi a semisfera; possiamo difatti, turandoci un orecchio, dare direzionalità a quasi tutti i suoni che sono emessi di fronte all'altro libero. In pratica l'orecchio più vicino al suono capta la sorgente, quello più lontano le riflessioni psicoacustiche. La vespa che si muove, la pendola o la radio sono invece delle sorgenti monoaurali, ossia un surround ad unica sorgente, è il nostro orecchio che le rende binaurali, dando loro la direzionalità. Di conseguenza ogni suono in natura è un surround monoaurale, in quanto è dato dalla sorgente sonora più tutte le sue riflessioni psicofisicoacustiche.

Tuttavia, tornando al nostro esempio, se noi dovessimo riprodurre questi tre suoni in un sistema d'ascolto artificiale, avremmo delle difficoltà; anzitutto dovremmo dare una generazione surround monoaurale, a queste tre sorgenti, nel loro punto di origine, in relazione all'ambiente dove sono, e se questo è relativamente facile per suoni "statici", in quanto ci basterebbe calcolare le riflessioni acustiche e psicoacustiche alla sorgente fissa, non lo è affatto per un suono "dinamico", in quanto con il suo spostamento cambia continuamente il suo posizionamento monoaurale. Inoltre ci sono anche dei condizionamenti culturali: siamo da decenni abituati a sentire la musica "stereo" (per via degli hifi), e la voce "mono" (per via della radio). Questi condizionamenti sono sfruttati per definire certi standard sonori, un po' come la pellicola gioca sul fatto dell'inganno dell'occhio che oltre un certo numero di fotogrammi al secondo percepisce il film come una sequenza con continuità.
Per ragioni di praticità quindi si tende a dare una sorgente "stereo" ai suoni fissi, rendendoli surround con l'aggiunta delle riflessioni, per renderli più presenti e adatti a creare "ambiente", mentre i suoni in movimento sono riprodotti mono in quanto le riflessioni mono di un suono che dovrebbe essere monoaurale riescono, con la variazione del movimento, ad ingannare l'orecchio, distratto dal continuo mutamento della posizione.

Chiaro che maggiore è la definizione (ossia il numero dei diffusori) del surround, maggior direzionalità e riproduzione fedele si ha del fenomeno sonoro.


Quindi per rendere maggiormente fedele il più possibile un evento sonoro mi basta mettere il maggior numero di casse?

Assolutamente no, o meglio non è sempre vero. Il surround "artificiale" incontra due problemi tecnici: la riproduzione il più possibile fedele dell'originale per ingannare l'orecchio e la diffusione in un ambiente molto diverso da quello dove si svolge l'evento. Se simulo l'esplosione di una bomba atomica su un atollo e l'ascolto avviene in una stanza di 6 mq non posso metterci più di tante casse; inoltre devo tener presente le riflessioni acustiche del luogo ove ascolto il surround artificiale, che si sommano a quelle del surround originale. Insomma un surround di un surround, che da origine a fenomeni molto sgraditi, quale l'enfatizzazione di certe frequenze piuttosto che altre, rimbombi e cadute di suono in certe particolari gamme dello spettro acustico etc., per tacere del tipo di ascolto che potrebbe essere sovra o sottodimensionato rispetto al suono surround originale, delle distorsioni delle casse e dell'impianto di ascolto etc. E' quindi buona norma che il luogo d'ascolto sia insonorizzato al meglio, per evitare interferenze dello stesso, ed è per questo che i cinema sono tutti insonorizzati e con trappole acustiche opportunamente dislocate. Questo però in relazione anche alla grandezza dello stesso...la quale grandezza determina anche il numero dei diffusori e della resa sonora.

Inoltre bisogna tener presente che un suono più si sente forte (entro certi limiti ovviamente) più lo percepiamo nitido e "ricco", questo perchè il nostro orecchio non sente linearmente tutte le frequenze, come si evince dal diagramma di Fletcher:



Quindi capiamo da questo grafico perchè le esplosioni, che sono mediamente a gran preponderanza di frequenze medio basse siano a volumi molto più alti dei sibili di un proiettile. Ovviamente cercando di non esagerare, visto che spesso e volentieri certi suoni al cinema ci "spaccano" letteralmente i timpani. A tal riguardo esiste una normativa che spesso e volentieri si ignora...



Esiste differenza tra il surround di grandi ambienti come cinema e teatri e quello di piccoli ambienti come i nostri salotti?


La differenza consiste unicamente nel fattore potenza sonora e tipo di surround. Chiaro che l'Auditorium del Parco della musica di Roma o la Berlinerhall dei Berliner Philarmonics hanno un tipo di ascolto totalmente diverso dai comuni soggiorni italiani, in genere dai 10 ai 20 mq; inoltre pesa anche la forma della sala, la sua insonorizzazione, e la quantità di diffusori presente. Nei cinema in genere si usano sistemi 5.1 o 7.1, in quanto sono sale da max 1000 posti, nei teatri, dove si oscilla tra i 2.000 e i 10.000 posti si trovano anche sistemi 20.2; nelle nostre case ritengo che un impianto 5.1 sia più che adeguato, l'ossessione per i nuovi sistemi 7.1 la giudico superflua a meno che non si disponga di un ambiente stile salone da feste tipo villa all'olgiata, tipo 400 mq per capirci! Per quanto riguarda la potenza questa è inversamente proporzionale alla grandezza e all'insonorizzazione della sala, diffusori del cinema in un salotto spaccano i timpani - nostri e del vicinato - diffusori home in un cinema o teatro sono ultrasottodimensionati. Valgano le stesse regole di buonsenso degli impianti stereo, mettereste l'impianto del concerto live di Vasco Rossi nel vostro salotto??


Quanti tipi di surround esistono?

Il surround è uno solo, il monoaurale; il nostro orecchio ne crea un altro detto appunto binaurale. Per quanto riguarda i formati artificiali esiste solo il Dolby Stereo, ossia la tecnica di surround inventata dai Dolby Laboratories; sono invece diverse le codifiche del surround.


Cosa sono le codifiche del surround?

Un suono surround occupa molto spazio a livello di trascrizione digitale; pensate che in un dvd di 4,7 Gb un surround non codificato 5.1 occupa sui 700-800 mb. Ora il dvd già contiene il video compresso, che nei film di circa un'ora ed un quarto si aggira sui 3Gb ed oltre; aggiungiamoci un surround in italiano, quello della lingua originale, un altro paio di lingue internazionali (in genere inglese e francese), più un sorgente stereo per coloro che non hanno il surround, quanto spazio occuperebbe il tutto? 3+2,4+0,4= 5,8 Gb circa....e considerate filmoni tipo Il signore degli anelli et similia...di conseguenza il surround fa codificato, ossia va compresso secondo certi algoritmi di compressione. I due algoritmi di compressione usati oggi sono il Dolby surround ed il Dts surround. Altre sigle, come vedete nel link del Dolby, sono tutte derivate della codifica Dolby; menzione a parte il Thx, che introdotta da George Lucas nei suoi film di Guerre Stellari, è solamente una serie di protocolli e certificazioni per indirizzare la realizzazione del surround: cioè il buon Lucas ci suggerisce che se vogliamo il surround ottimale dobbiamo avere certe stanze di certe dimensioni, insonorizzate in certi modi, con certi diffusori etc....ed il tutto facendosi pagare.... ultimamente si sta facendo strada anche un nuovo algoritmo della Sony, ancora molto poco diffuso, di cui non ho molte notizie al riguardo, che però sembrerebbe una copia del Dolby Surround un po' meno compressa...



Che differenze ci sono tra la codifica Dolby e la codifica DTS?


La codifica Dolby comprime il surround originale da 18 a 24 volte, la codifica DTS da 1 a 4 volte, ed ora addirittura sta nascendo il DTS lossless, ossia senza compressione.

Per approfondimenti sull'argomento consiglio questo link

[dvd100]

bella guida complimenti

[Fabio70rm]

Spero questa piccola guida possa aiutare ad orientarsi nel mondo caotico e pieno di ambiguità del surround!

[Kewell]

Thanks

Stasera leggo e metto in rilievo

[Fabio70rm]

Sono riuscito a trovare il link del surround Sony:

Sony SDDS

Una piccola spiegazione sul perchè delle diverse compressioni tra la codifica Dolby, la DTS e la Sony.

Prendiamo una pellicola:



Il riquadro in grigio è lo spazio del video, la riga verde è la colonna sonora in analogico in Dolby Stereo, la codifica surround del Dolby sta nello spazio tra un riquadro e l'altro, quindi enormemente soggetto al logorio, dato che nei fori ci vanno i morsetti del rullo, ed inoltre, come si vede, lo spazio è piccolissimo, da qui l'enorme compressione del formato Dolby. La linea in rosso invece è un Time Code, ossia un righello temporale, che serve da clock per il cd contenente l'audio del film in surround DTS; l'audio DTS quindi è a parte del video, gode di maggior spazio quindi è compresso molto di meno, inoltre sopporta perdita di TCS (segnale di Timecode) fino ad 8 minuti, il che significa che se mancano fino ad 8 minuti di clock il DTS continua egregiamente a funzionare in sincrono con il video. Il surround Sony andrebbe sul lato destro, dove c'è maggior consunsione...

Vediamo quindi come funziona la proiezione di un film; l'audio viene letto o dalla pellicola o dal CD del DTS; se la pellicola, come spesso succede, è rovinata, a causa del lungo utilizzo, i primi a logorarsi sono i segnali del Sony e del Dolby, dato che sono vicinissimi ai fori dove si infilano i dentini del rullo, di conseguenza l'audio salta e un dispositivo di cinepresa passa automaticamente al sonoro analogico. Questo spiega come mai a volte al cinema nell'audio si sentono dei click ed il sonoro pare compresso improvvisamente per poi riaprirsi di nuovo; sono i buchi del logorio che fanno saltare dal surround all'analogico stereo. Il DTS invece continua tranquillamente, dato che come spessore una linea di TC è molto ma molto inferiore allo spazio occupato dalla codifica su pellicola di Sony e Dolby, inoltre, come detto, riesce ad andare in sincrono per diversi minuti prima di saltare, quindi in caso di logorio del TC può reggere molto di più.

Le codifiche per il DVD e l'home sono chiaramente derivate da quelle pro per la pellicola, anche se ora la Dolby sta annunciando una versione lossless della sua codifica, giovandosi del maggior spazio sui DVD e sui futuri supporti HD-DVD e Blu-Ray...vedremo!