Sorgenti digitali

Lettori di CD MP3 DVD, Navigatori, Video e Multimedia connessioni BlueTooth circuiti digitali potentissimi, possibilità di leggere i dati dalle schede SD (Secure Digital) e di salvare dati su HD. Sono alcune delle caratteristiche dei modelli più recenti di sorgenti per auto.

Ormai desueto e fuori luogo il termine autoradio è stato definitivamente accantonato e a ragion veduta poiché le moderne sorgenti sono in grado di leggere una molteplicità di supporti e sarebbe riduttivo indicarle come autoradio. Il termine sorgente deriva dall'inglese source che, appunto, significa sorgente. Dunque origine del segnale da inviare, a seconda dei casi, agli altoparlanti o all'amplificatore. Intanto la potenza di uscita delle attuali sorgente è aumentata grazie a nuove implementazioni di circuiti di amplificazione in classe D o all'uso di survoltori in grado di alzare la tensione della batteria.
Tutte le sorgenti sono adesso dotate di due o tre uscite pre-out, delle quali una dedicata al subwoofer. La totalità dei lettori CD adesso può leggere anche i formati MP3 e WMA, sono quasi scomparsi i controlli di tono a favore degli equalizzatori grafici e parametrici ed è molto diffuso il DSP con tanto di ritardi temporali.
Spesso nei top di gamma è anche presente un crossover elettronico che è possibile attivare qualora si scelga di amplificare il fronte anteriore in bi-amplificazione, a tale proposito c'è da dire che il crossover passivo resiste negli impianti più evoluti dove, ancora oggi, dimostra di essere la soluzione più flessibile e migliore per una qualità d'ascolto superiore.

Da un punto di vista estetico ed ergonomico notiamo il massiccio ritorno al control center di tipo rotativo e la riduzione di pulsanti presenti sul frontalino, necessaria per lasciare posto a display più grandi (234x64 px) che adesso possono gestire 65000 colori con una buona risoluzione. Ciò ha anche aperto la strada a implementazioni di screen saver e sfondi personalizzati.
Adesso le funzioni della sorgente sono gestite tramite menù ai quali si accede premendo il relativo pulsante e poi spostandosi con i tasti di direzione.

Era digitale

Malgrado le critiche verso i formati compressi il cui capostipite è il ben noto MP3 che, comunque, non è un formato audio ufficiale ma solo una soluzione per alleggerire di tutto ciò che la psicoacustica ha ritenuto essere superfluo, il trattamento di segnali analogici convertiti in digitale ha spianato la strada ad una molteplicità di implementazioni, fino a qualche hanno fa ancora impensabili e costose. Nel bene e nel male c'è da rilevare che MP3 ha ravvivato un settore che, ormai adagiato sui fasti del CD, non aveva più nulla da dire se non offrire l'ennesima rielaborazione di un convertitore.
Quindi, mentre da un lato le associazioni per la protezione dei diritti intentano cause ai quatto angoli del mondo, le stesse holding che hanno fra le consociate industrie per la produzione di elettroniche sfornano una novità dietro l'altra facendo leva proprio sulla facilità enorme di ottenere contenuti che la rete internet offre. Ma torniamo al digitale.

Potenza digitale

Alla base di ogni processo digitale c'è il codice binario che è composto da stringhe di zeri ed di uno (01). La potenza del digitale non è tanto la capacità di trattare forme di segnali complessi ma la sua semplicità di base: uno zero non potrà mai essere confuso o somigliare ad un uno.
Quelle che i circuiti digitali trattano sono dunque stringhe (byte) organizzate, di zero e uno, ma come?
Gli zeri e gli uno sono numeri, come fa un circuito a poter trattare i numeri? Anche questo è relativamente semplice poiché ad uno stato positivo si fa corrispondere il numero 1 ed ad uno stato negativo si fa corrispondere il numero zero.
Quindi, ciò che qualcuno ha pensato in termini di codice binario è poi possibile implementarlo in una routine elettronica che darà esattamente lo stesso risultato.
Ora, se noi stabiliamo che la stringa di otto bit composta da sette zeri ed un uno (00000001) deve corrispondere al numero 1 naturale, diventa relativamente semplice fare la somma 1+1 poiché si tratta solo di creare una routine capace di far fare il lavoro ad un circuito elettronico istruito opportunamente e che dalla somma 00000001+00000001 restituisca, ad esempio 00000011.
Ottenuto tale risultato si tratta poi di stabilire che uso vogliamo farne. Ho fatto degli esempi senza nessun fondamento e non prendeteli per ufficiali.
Quello che ho voluto evidenziare è la grande certezza che regna nel dominio digitale, ciò consente di manipolare enormi flussi di dati senza perdita di informazione.

A questo punto qualcuno si sta chiedendo come sia possibile trasformare un suono in una serie di stringhe di zeri e di uno? Ciò avviene attraverso tre fasi distinte conosciute con i nomi di Campionamento, Quantizzazione e Codifica.

Il campionamento

Tramite un processo noto come Campionamento è possibile affidare ad un convertitore ADC (Analogic Digital Converter) l'onere di "spezzettare" in piccolissime informazioni ciò che in origine era un suono.
La regola del teorema di Shannon vuole che, per non avere perdita di informazioni, il numero dei campioni deve essere pari ad almeno il doppio della massima frequenza del segnale da campionare. Nel caso dei CD audio, visto che la massima frequenza e circa 20 Khz il campionamento è eseguito ad una frequenza di 44,1 Khz che è poco sopra il doppio della massima frequenza, come voluto dal teorema.
Avremo, quindi, che ogni singolo campione sarà descritto da circa 44.000 informazioni, spaziate fra di loro sulla base della frequenza originale del suono analogico.

Quello che si ottiene non è fruibile da un calcolatore e necessita di una ulteriore fase di "ripulitura".

La quantizzazione

Ogni singolo campione ottenuto con il processo di campionamento, dato che rappresenta un suono analogico variabile con continuità nel tempo, potrà aver una quantità di cifre decimali che, in alcuni casi, potrà tendere anche all'infinito. Ciò richiederebbe una capacità di memorizzazione infinita e sarebbe poco utile, dati i limiti naturali del nostro orecchio.
Allora si ricorre alla quantizzazione fissando cosa è utile rappresentare e introducendo un criterio di approssimazione.

Nel caso dei CD audio andiamo quindi a fissare i campioni su un intervallo di 65536 valori diversi e approssimando i valori che non cadono nell'intervallo o per troncamento o per arrotondamento. Questo tipo di quantizzazione è detta a 16 bit, ossia usiamo per ogni dato una stringa in codice binario composta da 16 valori che, opportunamente combinati fra loro, offrono 65536 combinazioni possibili.
In questa fase, sebbene siano ritenute accettabili, inevitabilmente introduciamo delle alterazioni al segnale originale.

La codifica

Stabilito il numero di valori che si vuole rappresentare si può passare alla codifica in codice binario, nel caso del CD audio abbiamo già visto che sarà necessario un codice a 16 bit, quindi si procede alla codifica trasformando i valori ottenuti dopo la quantizzazione in stringhe di zeri ed uno combinati fra di loro in sequenze di sedici.
Come avete capito, il nostro brano preferito che ascoltiamo sul nostro impianto preferito altro non è che una serie finita di zeri ed uno!

Come sono memorizzati gli zeri e gli uno sul CD è presto detto.
I CD audio sono realizzati da uno strato superficiale e da un substrato che viene inciso in fase di stampa. Quella che si ottiene è una serie di avvallamenti a cui seguono una serie di zone piane che, rispettivamente, prendono il nome di Pit e Land.

Il pick-up di lettura non fa altro che proiettare un raggio laser sul disco e poi leggere il risultato riflesso per sapere se trattasi di Pit o Land. A questo punto far corrispondere ad un Pit un numero uno è solo questione di stabilire come farlo nel modo migliore. L'argomento andrebbe approfondito ed è molto interessante ma per questo vi rimando alla lettura della seguente dispensa: http://www.di.unipi.it/~romani/IAD/IAD6.pdf